嵌入式Linux网络编程第2章.ppt

1、第二章是TCP网络编程的基础。TCP协议是TCP/IP协议中的一个重要协议，由于其传输的稳定性，在许多程序中得到了应用。例如，超文本传输协议、文件传输协议和其他协议都是建立在传输控制协议的基础上的。本章介绍了TCP套接字编程的基础知识，主要包括以下内容：套接字编程的基础知识，套接字编程中常用的套接字地址结构，以及内核和应用层之间的内存数据传输方式。在TCP网络编程的流程部分，简要介绍了TCP套接字服务器和客户端的编程框架，并介绍了socket()、bind()、listen()、accept()、connect()、close()函数，以及如何使用read()和write()函数读取和发送数据

2、。2.1套接字编程的基本知识。在进行套接字编程之前，您需要知道基本的数据结构。本部分详细介绍了套接字地址结构的定义形式，如何使用套接字地址结构，并简要介绍了Linux操作系统中用户空间和用户空间的交互过程。用户对网络编程的方法有深刻的理解。2.1.1套接字地址结构，套接字编程需要指定套接字的地址作为参数，并且不同的协议家族有不同的方式来定义地址结构。这些地址结构通常以sockaddr_开头，每个协议系列都有一个唯一的后缀。例如，对于以太网，它的结构名是sockaddr_in。1一般套接字数据结构2实际套接字数据结构3 sockaddr结构和sockaddr_in结构之间的关系，2.1.1套接字

3、地址结构，2.1.2用户层和内核层之间的交互过程，套接字参数的一些参数需要由用户传入，这些参数用于与Linux内核通信，例如指向地址结构的指针。通常采用内存复制的方法。例如，bind()函数需要传入地址结构sockaddr *my_addr和my_addr来指向参数的长度。1向内核发送数据的交互过程，2从内核发送数据的交互过程，2.1.2用户层和内核层之间的交互过程，2.2 TCP网络编程过程，TCP网络编程是目前常用的方式，例如，许多广泛使用的协议如HTTP协议和FTP协议都是基于TCP协议的。TCP编程主要是C/S模式，即服务器和客户端模式。TCP网络编程的流程包括两种模式：服务器和客户端

4、。这两种模式的编程流程有很大的不同。2.2.1 TCP网络编程架构，TCP网络编程有两种模式，一种是服务器模式，另一种是客户端模式。服务器模式创建一个服务程序，等待客户端用户的连接，并在收到用户的连接请求后，根据用户的请求进行处理；客户端模式根据目标服务器的地址和端口进行连接，向服务器发送请求，并处理服务器响应的数据。1服务器的编程模式2客户端的编程模式3客户端和服务器之间的交互过程，2.2.1 TCP网络编程架构，2.2.2创建网络套接字函数socket()，以及套接字系统调用网络编程中的函数socket()来获取文件描述符。1函数套接字()介绍了2应用层函数套接字()和内核函数之间的关系，

5、2.2.2创建网络套接字函数套接字()，2.2.3绑定地址端口对绑定()，在成功创建套接字文件描述符后，有必要在接收和发送数据之前将套接字绑定到地址和端口。1函数绑定()介绍了函数绑定()的两个示例；3应用层绑定()函数和内核函数之间的关系；2 . 2 . 3绑定地址端口对绑定()，2.2.4侦听本地端口侦听；7 . 2 . 1小节简要介绍了服务器模式。有两种服务器模式：监听()和接受()函数监听()用于初始化服务器可连接队列。当服务器处理客户端连接请求时，它会按顺序处理它们，同时只能处理一个客户端连接。当来自多个客户端的连接请求同时到来时，服务器不会同时处理它们，而是将来自客户端的无法处理的

6、连接请求放入等待队列。这个队列的长度由listen()函数定义。1函数侦听()介绍了函数侦听的两个示例()应用层侦听()函数和内核函数之间的关系，2.2.4侦听本地端口侦听，2.2.4侦听本地端口侦听，2.2.5接受网络请求接受()，当客户端的连接请求到达服务器主机侦听端口时，此时客户端的连接将在队列中等待。函数接受()成功执行后，它将返回一个新的windows套接字文件描述符来表示客户端的连接，客户端连接的信息可以通过这个新的描述符获得。因此，当服务器成功处理客户机的请求连接时，将会有两个文件描述符，旧的文件描述符指示被监视的套接字，新生成的文件描述符指示客户机的连接，函数send()和re

7、cv()通过新的文件描述符发送和接收数据。1函数accept()介绍了函数accept()的两个例子；3应用层accept()函数与内核函数之间的关系；2 . 2 . 6连接到目标网络服务器connect()，客户端建立套接字后，无需地址绑定就可以直接连接到服务器。连接服务器的功能是connect()，它使用指定的参数(如IP地址、端口等)连接服务器。1函数连接()介绍了一个2函数连接3应用层连接()函数和内核函数之间关系的例子，2.2.6连接到目标网络服务器连接()，2.2.6连接到目标网络服务器连接()，2.2.7写数据写()，如图7-5所示，当服务器接收到一个客户端连接时，它可以使用套接

8、字描述符。写入套接字的形式和过程与普通文件的操作模式一致。内核将根据文件描述符的值找到相应的属性，当它是一个套接字时，它将调用相应的内核函数。以下是将数据写入套接字文件描述符的示例。缓冲区数据中的所有数据都被写入套接字文件描述符，返回值是成功写入数据的长度。int大小；char data1024size=写(s，数据，1024)；2.2.8读取数据读取()，类似于写入数据，使用read()函数从套接字描述符中读取数据。当然，在读取数据之前，必须建立和连接套接字。读取数据的方法如下：从套接字描述符中读取1024字节，并将其放入缓冲区数据，大小变量的值是成功读取的数据的大小。int大小；char

9、data1024size=read(s，data，1024)；2.2.9关闭插座关闭()和关闭插座连接可以通过使用关闭()功能来实现。功能是关闭开放的套接字连接，内核将释放相关资源。关闭套接字后，套接字文件描述符不能用于读写操作。第三章介绍了功能原型。功能关闭()可以使用更多方式来关闭连接，从而允许单向或双向切断通信。该函数的原型如下：第一个参数S是用于切断通信的windows sockets文件描述符，第二个参数how表示切断通信的方式。#包括int关闭(int s，int how)；2.2.9封闭套接字()，2.3服务器/客户端的简单示例。在前几节中介绍了网络编程的功能。本节介绍一个基于T

10、CP协议的服务器/客户端的简单示例。通过理解本例中的代码和程序构建过程，读者可以对基于TCP协议的服务器和客户端的设计方法和流程有一个基本的了解，并可以进一步编写自己的程序。2.3.1示例功能描述，示例程序分为服务器和客户端。客户端连接到服务器后，从标准输入中读取输入字符串并将其发送到服务器；服务器收到字符串后，将收到的字符串总数发送给客户端；客户端将接收到的服务器信息打印到标准输出中。，2.3.2服务器网络程序，程序代码如下，程序根据网络流量建立套接字，初始化并绑定网络地址，设置监听队列长度，接收客户端连接，发送和接收数据，关闭套接字。1初始化工作，2建立套接字，3设置服务器地址，4将地址绑

11、定到套接字描述符，5设置侦听队列，6主循环进程，2.3.3服务器读取并显示字符串，服务器处理客户端连接如下：首先读取从客户端发送的数据，然后将接收到的数据数量发送给客户端。void process _ conn _ server(int s)ssize _ t size=0；char buffer1024对于(；)大小=读取(s，缓冲区，1024)；如果(size=0)返回；sprintf(缓冲区，%d字节altogethern，大小)；写入(s，缓冲区，strlen(缓冲区)1)；2.3.4客户端的网络程序非常简单。建立流套接字后，将服务器的地址和端口绑定到套接字描述符。然后连接到服务器并进

12、行处理。最后，关闭连接。2.3.5客户端读取并显示字符串，客户端从标准输入中读取数据并将其发送到服务器。然后从服务器读取响应，并将数据发送到标准输出。void process _ conn _ client(int s)ssize _ t size=0；char buffer1024对于(；)size=read(0，缓冲区，1024)；如果(大小0)写入(s，缓冲区，大小)；size=read(s，缓冲区，1024)；写(1，缓冲区，大小)；2.3.6编译并运行程序，将服务器的网络程序保存为tcp_server.c，将客户端的网络程序保存为tcp_client.c，将客户端和服务器的字符串处理

13、保存为TCP _ procedure.c，建立以下Makefile:all : client server client : TCP _ process . o TCP _ client . o gcc-o client TCP _ process . o TCP _ client . o server 3360 TCP _ process . o TCP _ server . Er。o gcc-o服务器TCP _ process。o TCP _ server。o clean:rm-f客户端服务器*。o，2.4是截取信号的一个例子。当Linux操作系统中的某些条件改变时，系统会向相关进程发送信

14、号。信号处理模式系统将首先调用进程中注册的处理函数，然后调用系统的默认响应模式，包括终止进程。因此，在系统结束处理之前，为某些处理注册信号处理功能是一个必要条件。2.4.1信号处理，信号是发生某件事时的通知，有时称为软中断。信号将事件发送到相关进程，相关进程可以捕获和处理信号。信号的捕获由系统自动完成，信号处理功能的注册由功能信号()完成。函数信号()的原型是：# include typedef void(* sighandler _ t)(int)；sighandler_t信号(int signum，SIG handler _ t handler)；7.4.2信号信号管道，当正在写入套接字时

15、，当读取器关闭时，可以获得信号管道信号。SIGPIPE信号将终止当前进程，因为在调用系统的默认处理模式之前，信号系统将调用用户注册的函数，所以可以通过注册SIGPIPE信号的处理函数来获取信号并进行相应的处理。7.4.3 SIGINT信号，SIGINT信号通常是由CTRL-C终止进程引起的。与CTRL-C一致，默认情况下，kill命令发送SIGINT信号，该信号用于终止进程操作，并将该信号发送给当前活动的进程。无效符号(int符号)打印(捕获一个SIGINT信号)；信号(SIGINT，SIG _ pipe)；7.5小结，本章介绍了TCP网络编程的基本知识，并介绍了socket()、bind()、listen()、accept()、connect()、