网络编程学习笔记1

文章目录

• 一、socket
• • 1、创建socket
  • 2、网络通信流程
  • 3、accept()函数
  • 4、signal()函数
  • 5、recv()函数
  • 6、connect()函数
  • 二、I/O多路复用
  • • 1.select模型
    • 2.poll模型
    • 3.epoll模型
    • 注

      一、socket

      1、创建socket

      int socket(int domain,int type,int protocol);
      //返回值：一个有效的socket,失败时返回-1,errno被设置。
      

      (1)domain:
      PF_INET       IPv4互联网协议族
      PF_INET6      IPv6互联网协议族
      PF_LOCAL      本地通信的协议族
      PF_PACKET     内核底层协议族
      PF_IPX        IPX Novell协议族
      (2)type数据传输的类型
      2.1 SOCK_STREAM 
      面向连接的socket:
      1)数据不会丢失
      2）数据顺序不会错乱
      3）双向通道
      2.2 SOCK_DGRAM
      无连接的socket:
      1)数据可能会丢失
      2）数据顺序可能错乱
      3）传输的效率更高
      (3)protocol最终使用的协议
      在IPv4中,数据传输方式为SOCK_STREAM的协议只有IPPROTO_TCP,数据传输方式为SOCK_DGRAM的协议只有IPPROTO_UDP,也可填0.
      

      2、网络通信流程

      

      3、accept()函数

      accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);
      //是在一个套接口接受的一个连接。用于在服务器端接受客户端连接的系统调用。
      

      //参数：
      sockfd：套接字描述符，该套接口在listen()后监听连接。
      addr：（可选）指针，指向一缓冲区，其中接收为通讯层所知的连接实体的地址。Addr参数的实际格式由套接口创建时所产生的地址族确定。
      addrlen：（可选）指针，输入参数，配合addr一起使用，指向存有addr地址长度的整型数。
      

      4、signal()函数

      //设置某一信号的对应动作
      #include
      void ( *signal( int signum,void(* handler)(int)) )  (int);
      或者：typedef void (*sig_t)( int );
      sig_t signal(int signum,sig_t handler);
      

      //参数：
      1.signum:指明了所要处理的信号类型，它可以取除了SIGKILL和SIGSTOP外的任何一种信号。
      2.handler:描述了与信号关联的动作，它可以取以下三种值：
      （1）一个无返回值的函数地址
      此函数必须在signal()被调用前申明，handler中为这个函数的名字。当接收到一个类型为signum的信号时，就执行handler 所指定的函数。这个函数应有如下形式的定义：
      void func(int sig);
      （2）SIG_IGN
      这个符号表示忽略该信号，执行了相应的signal()调用后，进程会忽略类型为sig的信号。
      （3）SIG_DFL
      这个符号表示恢复系统对信号的默认处理。
      

      5、recv()函数

      int recv(SOCKET s, char FAR*buf, int len, int flags);
      //是一个用于从套接字接收数据的函数。
      //返回值：如果接收到的字节数大于0，表示实际复制到缓冲区的数据量。如果返回0，表示对方已关闭连接。如果返回SOCKET_ERROR，表示出现了错误。
      

      1.参数：
      s：套接字的描述符，指定接收数据的端点。
      buf：一个指向缓冲区的指针，用于存放接收到的数据。
      len：缓冲区buf的长度。
      flags：通常设置为0，但可以用于控制函数的行为，如使用MSG_PEEK查看数据或使用MSG_OOB处理带外数据。
      2.函数行为：
      (1)如果套接字处于阻塞模式，recv将一直等待直到有数据可读或发生错误。
      (2)如果套接字处于非阻塞模式，并且没有数据可读，recv将返回SOCKET_ERROR并设置WSAEWOULDBLOCK错误。
      (3)在数据接收过程中，如果网络出现错误，recv将返回SOCKET_ERROR。
      (4)如果远程端正常关闭连接，对于面向连接的套接字（如SOCK_STREAM），recv将立即返回，接收0个字节。
      (5)如果连接被重置，对于面向连接的套接字，recv将失败并显示错误WSAECONNRESET。
      

      6、connect()函数

      #include ＜sys/socket.h>
      int connect(int sockfd, struct sockaddr * serv_addr, int addrlen);
      //用于建立与指定socket的连接。
      //返回值：成功则返回0, 失败返回-1, 错误原因存于errno 中.
      

      参数：
      sockfd：标识一个套接字。
      serv_addr：套接字s想要连接的主机地址和端口号。
      addrlen：name缓冲区的长度。
      

      二、I/O多路复用

      1.select模型

       int select(int nfds, fd_set* readfds, fd_set* writefds, fd_set* errorfds, struct timeval* timeout);
      //select函数用于检测一组socket中是否有事件就绪,它能够监视我们需要监视的文件描述符的变化情况——读写或是异常 。
      //返回值：准备就绪的描述符数，若超时则返回0，若出错则返回-1。
      

      1.nfds：select监视的文件句柄数，视进程中打开的文件数而定,一般设为你要监视各文件中的最大文件号加一。
      2.readfds：select监视的可读文件句柄集合。
      3.writefds: select监视的可写文件句柄集合。
      4.exceptfds：select监视的异常文件句柄集合。
      5.timeout：本次select()的超时结束时间。（见/usr/sys/select.h，可精确至百万分之一秒！）
      

      FD_ZERO(fd_set *fdset)：清空fdset与所有文件句柄的联系。
      FD_SET(int fd, fd_set *fdset)：建立文件句柄fd与fdset的联系。
      FD_CLR(int fd, fd_set *fdset)：清除文件句柄fd与fdset的联系。
      FD_ISSET(int fd, fd_set *fdset)：检查fdset联系的文件句柄fd是否可读写，当>0表示可读写。
      

      存在的问题：

      (1)采用轮询的方式扫描bitmap，性能会随着socket数量增多而下降。

      (2)每次调用select()，需要拷贝bitmap。

      (3)bitmap的大小(单个进/线程打开的socket数量)由FD_SETSIZE宏设置，默认是1024个，可以修改，但是效率将降低。

      2.poll模型

      int poll(struct pollfd fds[], nfds_t nfds, int timeout)；
      //用于监视多个文件描述符的状态变化。
      /*返回值：
      如果函数调用成功，则返回所有事件就绪的文件描述符个数。
      如果timeout时间耗尽，返回0。
      如果函数调用失败，返回-1，同时错误码会被设置。
      */
      struct pollfd {
      int fd; /*文件描述符*/
      short events; /* 等待的需要测试事件 */
      short revents; /* 实际发生了的事件，也就是返回结果 */
      };
      

      1.fds：指向一个结构体数组的指针，每个数组元素都是一个struct pollfd结构，用于指定测试某个给定的fd的条件。struct pollfd包含三个成员：fd（文件描述符），events（等待的事件），revents（实际发生的事件）。
      2.nfds：表示fds数组的长度。
      3.timeout：表示poll函数的超时时间，单位是毫秒（ms）。如果timeout的取值为-1，则poll调用后进行阻塞等待，直到被监视的某个文件描述符上的某个事件就绪；如果timeout的取值为0，则poll调用之后进行非阻塞等待，无论被监视的文件描述符上的事件是否就绪，poll检测之后都会立即返回；如果timeout的取值为特定的时间值，则poll调用后在指定的时间内进行阻塞等待，如果被监视的文件描述符上一直没有事件就绪，则在该时间后poll进行超时返回。
      

      存在的问题：

      (1)poll的数据结构是数组，转入内核后转换成了链表。

      (2)每调用一次poll拷贝一次结构体数组(select()需要拷贝两次bitmap)。

      (3)监视的连接数没有1024的限制。但是使用遍历的方法，监视越多，效率越低。

      3.epoll模型

      int epoll_create(int size)
      //创建一个epoll的句柄，size用来告诉内核这个监听的数目一共有多大。成功时返回epoll文件描述符，失败时返回-1。
      int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event)
      //epoll的事件注册函数，它不同与select()是在监听事件时告诉内核要监听什么类型的事件，而是在这里先注册要监听的事件类型。第一个参数是epoll_create()的返回值，第二个参数表示动作，用三个宏来表示：EPOLL_CTL_ADD：注册新的fd到epfd中；EPOLL_CTL_MOD：修改已经注册的fd的监听事件；EPOLL_CTL_DEL：从epfd中删除一个fd；第三个参数是需要监听的fd，第四个参数是告诉内核需要监听什么事。
      int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event * events, int maxevents, int timeout)
      //等待事件的产生，类似于select()调用。参数events用来存储内核得到的事件的集合，maxevents告知内核events的大小，timeout是超时时间。成功时返回有多少文件描述符就绪，时间到时返回0，出错时返回-1。
      

      注

      内容来自b站C++网络编程，从Socket基础到Epoll，百度。