1、1第十二章第十二章 Clinet/Server模型與模型與Socket編程接口編程接口- NUDT - NUDT -8.1 Clinet/Server模型與模型與Socket編程接口編程接口8.1.1 網(wǎng)絡(luò)間進(jìn)程通信網(wǎng)絡(luò)間進(jìn)程通信8.1.2 Client/Server模型模型8.1.3 Socket編程接口編程接口 Socket基本概念基本概念 Socket系統(tǒng)調(diào)用系統(tǒng)調(diào)用其它系統(tǒng)調(diào)用其它系統(tǒng)調(diào)用8.1.4 基于基于Client/Server模型的模型的Socket編程舉編程舉例例 Client/Server模型流程圖模型流程圖8.1.4

2、.2 Server實(shí)現(xiàn)機(jī)制實(shí)現(xiàn)機(jī)制2第十二章第十二章 Clinet/Server模型與模型與Socket編程接口編程接口- NUDT - NUDT -8.1.1 網(wǎng)絡(luò)間進(jìn)程通信網(wǎng)絡(luò)間進(jìn)程通信 802.3CSMA/CD802.4令牌總線令牌總線802.5令牌環(huán)令牌環(huán)802.2邏輯鏈路控制層邏輯鏈路控制層鏈路層鏈路層物理層物理層Internet IPInternet TCP傳輸層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層應(yīng)用進(jìn)程應(yīng)用進(jìn)程DNS應(yīng)用層應(yīng)用層鏈路層鏈路層物理層物理層傳輸層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層應(yīng)用層應(yīng)用層應(yīng)用進(jìn)程應(yīng)用進(jìn)程FTP應(yīng)用進(jìn)程應(yīng)用進(jìn)程Telnet應(yīng)用進(jìn)程應(yīng)用進(jìn)程HTTP應(yīng)用進(jìn)程應(yīng)用進(jìn)程DNS應(yīng)用進(jìn)程應(yīng)用進(jìn)

3、程FTP應(yīng)用進(jìn)程應(yīng)用進(jìn)程Telnet應(yīng)用進(jìn)程應(yīng)用進(jìn)程HTTP802.3CSMA/CD802.4令牌總線令牌總線802.5令牌環(huán)令牌環(huán)802.2邏輯鏈路控制層邏輯鏈路控制層Internet IPInternet TCPInternet3第十二章第十二章 Clinet/Server模型與模型與Socket編程接口編程接口- NUDT - NUDT - 進(jìn)程標(biāo)識(shí)的問(wèn)題進(jìn)程標(biāo)識(shí)的問(wèn)題l在同一臺(tái)主機(jī)上，不同進(jìn)程可用進(jìn)程號(hào)（在同一臺(tái)主機(jī)上，不同進(jìn)程可用進(jìn)程號(hào)（Process ID）來(lái)標(biāo)識(shí)；但）來(lái)標(biāo)識(shí)；但在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，不能用進(jìn)程號(hào)來(lái)唯一地標(biāo)識(shí)主機(jī)上的通信進(jìn)程。在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，不能用進(jìn)程號(hào)來(lái)唯一地標(biāo)識(shí)主機(jī)上的通

4、信進(jìn)程。l網(wǎng)絡(luò)上唯一標(biāo)識(shí)一個(gè)進(jìn)程需要用一個(gè)二元組：網(wǎng)絡(luò)上唯一標(biāo)識(shí)一個(gè)進(jìn)程需要用一個(gè)二元組：（主機(jī)（主機(jī)IP地址，服務(wù)端口號(hào)）地址，服務(wù)端口號(hào)） 多重協(xié)議的識(shí)別問(wèn)題多重協(xié)議的識(shí)別問(wèn)題l不同協(xié)議如不同協(xié)議如TCP/UDP的地址格式不同；端口分配相互獨(dú)立；工作的地址格式不同；端口分配相互獨(dú)立；工作方式也不同（比如有面向連接與無(wú)連接的區(qū)別）方式也不同（比如有面向連接與無(wú)連接的區(qū)別） 網(wǎng)絡(luò)上兩個(gè)進(jìn)程之間進(jìn)行通信需要用一個(gè)五元組來(lái)標(biāo)識(shí)：網(wǎng)絡(luò)上兩個(gè)進(jìn)程之間進(jìn)行通信需要用一個(gè)五元組來(lái)標(biāo)識(shí)：（本地主機(jī)（本地主機(jī)IP地址，本地服務(wù)端口號(hào)，地址，本地服務(wù)端口號(hào)，協(xié)議協(xié)議，遠(yuǎn)程主機(jī)遠(yuǎn)程主機(jī)IP地址，遠(yuǎn)程地址，遠(yuǎn)程服務(wù)

5、端口號(hào)服務(wù)端口號(hào)）1、網(wǎng)絡(luò)上通信、網(wǎng)絡(luò)上通信進(jìn)程進(jìn)程的的標(biāo)識(shí)標(biāo)識(shí)4第十二章第十二章 Clinet/Server模型與模型與Socket編程接口編程接口- NUDT - NUDT -8.1.2 進(jìn)程之間通信模型進(jìn)程之間通信模型 客戶內(nèi)核服務(wù)器內(nèi)核請(qǐng)求應(yīng)答網(wǎng)絡(luò)n網(wǎng)絡(luò)的主要作用或功能是通信與資源共享。從中可以歸納出網(wǎng)絡(luò)的主要作用或功能是通信與資源共享。從中可以歸納出網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)程間的相互作用模式為網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)程間的相互作用模式為客戶客戶/ 服務(wù)器（服務(wù)器（Client/Server）模式，）模式，即客戶向服務(wù)器主動(dòng)發(fā)出服務(wù)請(qǐng)求，服務(wù)器等待接收即客戶向服務(wù)器主動(dòng)發(fā)出服務(wù)請(qǐng)求，服務(wù)器等待接收服務(wù)請(qǐng)求，并根據(jù)自身

6、的資源狀態(tài)進(jìn)行應(yīng)答與服務(wù)。服務(wù)請(qǐng)求，并根據(jù)自身的資源狀態(tài)進(jìn)行應(yīng)答與服務(wù)。n客戶客戶/ 服務(wù)器模式的特點(diǎn)：非對(duì)稱的、異步的；服務(wù)器模式的特點(diǎn)：非對(duì)稱的、異步的；5第十二章第十二章 Clinet/Server模型與模型與Socket編程接口編程接口- NUDT - NUDT -8.1.3 Socket套接字編程接口套接字編程接口 在因特網(wǎng)中，為了方便網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)程之間使用在因特網(wǎng)中，為了方便網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)程之間使用TCP/IP協(xié)議協(xié)議進(jìn)進(jìn)行通信，專門設(shè)計(jì)了一套編程接口行通信，專門設(shè)計(jì)了一套編程接口套接字（套接字（Socket）編程）編程接口接口，所謂套接字（所謂套接字（Socket），就是用于標(biāo)識(shí)通信進(jìn)程的

7、（），就是用于標(biāo)識(shí)通信進(jìn)程的（主機(jī)地址、端口號(hào)、使用協(xié)議）的一個(gè)組合主機(jī)地址、端口號(hào)、使用協(xié)議）的一個(gè)組合ID，套接字編程套接字編程接口包括以下主要接口包括以下主要API：l創(chuàng)建創(chuàng)建socket：socket( )l指定本地地址：指定本地地址：bind( )l建立建立socket連接：連接：connect( )l接收連接請(qǐng)求：接收連接請(qǐng)求：listen( ) 、accept( )l發(fā)送數(shù)據(jù)：發(fā)送數(shù)據(jù)：send( ) & sendto( )l接收數(shù)據(jù)：接收數(shù)據(jù)：recv( ) & recvfrom( )不同的不同的OS關(guān)于關(guān)于socket的實(shí)現(xiàn)不的實(shí)現(xiàn)不完全相同完全相同6第十二章第十二章 Cli

8、net/Server模型與模型與Socket編程接口編程接口- NUDT - NUDT -1. 創(chuàng)建套接字創(chuàng)建套接字socket( ) 創(chuàng)建套接字創(chuàng)建套接字socket，其調(diào)用格式如下：，其調(diào)用格式如下：sockidsocket（af，type，protocol）laf(Address Family)主機(jī)的地址類型，主機(jī)的地址類型，AF_INET 表表示使用示使用TCP/IP地址；地址；ltype通信服務(wù)類型，通信服務(wù)類型，sock_STREAM表示面向連接的表示面向連接的字符流通信方式，而字符流通信方式，而sock_DGRAM表示無(wú)連接的數(shù)據(jù)表示無(wú)連接的數(shù)據(jù)報(bào)方式等；報(bào)方式等；lprotoc

9、ol通信協(xié)議通信協(xié)議,目前可由目前可由type來(lái)確定（值為來(lái)確定（值為0）；）；l返回值返回值sockid是一個(gè)整數(shù)，即是一個(gè)整數(shù)，即socket號(hào)號(hào)，創(chuàng)建一個(gè)，創(chuàng)建一個(gè)socket實(shí)際上是向系統(tǒng)申請(qǐng)屬于本進(jìn)程的一個(gè)特殊實(shí)際上是向系統(tǒng)申請(qǐng)屬于本進(jìn)程的一個(gè)特殊ID，應(yīng)用進(jìn)程將通過(guò)該，應(yīng)用進(jìn)程將通過(guò)該socket ID來(lái)進(jìn)行通信。來(lái)進(jìn)行通信。7第十二章第十二章 Clinet/Server模型與模型與Socket編程接口編程接口- NUDT - NUDT -2. 指定本地地址指定本地地址bind( ) bind( )是將本地是將本地socket地址地址（包括本地主機(jī)地址和本（包括本地主機(jī)地址和本地端

10、口等）與所創(chuàng)建的地端口等）與所創(chuàng)建的socket號(hào)聯(lián)系起來(lái)，號(hào)聯(lián)系起來(lái)，bind( )的的調(diào)用格式為：調(diào)用格式為： bind（sockid，localaddr，addrlen ）lsockid，已獲得的，已獲得的socket號(hào)。號(hào)。llocaladdr，本地，本地socket地址：包括本地主機(jī)地址和端口號(hào)地址：包括本地主機(jī)地址和端口號(hào)l addrlen，本地，本地socket地址長(zhǎng)度，表示以字節(jié)為單位的本地址長(zhǎng)度，表示以字節(jié)為單位的本地地socket地址結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度。地址結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度。8第十二章第十二章 Clinet/Server模型與模型與Socket編程接口編程接口- NUDT - NUDT

11、-socket地址結(jié)構(gòu)地址結(jié)構(gòu)在在Internet 上使用的上使用的TCP/IP socket 地址地址結(jié)構(gòu)為：結(jié)構(gòu)為：Struct sockaddr_in short int sin_family; /AF_INETu_short sin_port; /16Bit 的端口號(hào)的端口號(hào)Struct in_addr sin_addr; / 32 Bit 的的IP地址地址 char sin_zero8; /保留保留Struct in_addru_long s_addr; / 32 Bit 的的IP地址地址9第十二章第十二章 Clinet/Server模型與模型與Socket編程接口編程接口- NUD

12、T - NUDT -3. 請(qǐng)求建立連接請(qǐng)求建立連接connect( ) 面向連接通信的客戶端進(jìn)程通過(guò)面向連接通信的客戶端進(jìn)程通過(guò)connect( ) 調(diào)用主動(dòng)請(qǐng)求調(diào)用主動(dòng)請(qǐng)求建立與服務(wù)器的連接，當(dāng)連接建立成功后，就可以通過(guò)建立與服務(wù)器的連接，當(dāng)連接建立成功后，就可以通過(guò)sockid標(biāo)識(shí)的連接號(hào)進(jìn)行通信，標(biāo)識(shí)的連接號(hào)進(jìn)行通信，connect() 的調(diào)用格式為：的調(diào)用格式為： connect（sockid，destaddr，addrlen ）lsockid，本地，本地socket號(hào)。號(hào)。ldestaddr，是一個(gè)指向服務(wù)器的，是一個(gè)指向服務(wù)器的socket地址結(jié)構(gòu)（包括地址結(jié)構(gòu)（包括IP地址、端口

13、等信息）地址、端口等信息）的指針的指針laddr1en，信宿方，信宿方socket地址長(zhǎng)度地址長(zhǎng)度10第十二章第十二章 Clinet/Server模型與模型與Socket編程接口編程接口- NUDT - NUDT -4. 接收連接建立請(qǐng)求接收連接建立請(qǐng)求listen( )和和accept( ) 面向連接的服務(wù)器進(jìn)程一般在某個(gè)面向連接的服務(wù)器進(jìn)程一般在某個(gè)眾所周知的端眾所周知的端口口上接收客戶進(jìn)程的連接建立請(qǐng)求。服務(wù)器進(jìn)程上接收客戶進(jìn)程的連接建立請(qǐng)求。服務(wù)器進(jìn)程平時(shí)處于平時(shí)處于睡眠狀態(tài)睡眠狀態(tài)，一旦有連接建立請(qǐng)求來(lái)到時(shí)一旦有連接建立請(qǐng)求來(lái)到時(shí)，服務(wù)器進(jìn)程被喚醒并處理客戶進(jìn)程的連接建立，服務(wù)器進(jìn)程

14、被喚醒并處理客戶進(jìn)程的連接建立請(qǐng)求。請(qǐng)求。 面向連接的服務(wù)器進(jìn)程通過(guò)面向連接的服務(wù)器進(jìn)程通過(guò)listen( )和和accept( ) 系系統(tǒng)調(diào)用來(lái)接收并處理客戶進(jìn)程的連接建立請(qǐng)求。統(tǒng)調(diào)用來(lái)接收并處理客戶進(jìn)程的連接建立請(qǐng)求。l1isten( )系統(tǒng)調(diào)用將服務(wù)器進(jìn)程設(shè)置為系統(tǒng)調(diào)用將服務(wù)器進(jìn)程設(shè)置為偵聽或服務(wù)等待偵聽或服務(wù)等待狀態(tài)；狀態(tài)；laccept( )系統(tǒng)調(diào)用用于服務(wù)器進(jìn)程系統(tǒng)調(diào)用用于服務(wù)器進(jìn)程受理受理客戶進(jìn)程的連接客戶進(jìn)程的連接建立請(qǐng)求。建立請(qǐng)求。11第十二章第十二章 Clinet/Server模型與模型與Socket編程接口編程接口- NUDT - NUDT -1isten( )系統(tǒng)調(diào)用系

15、統(tǒng)調(diào)用 listen( ) 使服務(wù)器端的服務(wù)進(jìn)程處于連接偵聽或等使服務(wù)器端的服務(wù)進(jìn)程處于連接偵聽或等待狀態(tài)，如果有客戶端建連請(qǐng)求到來(lái)，則把它放待狀態(tài)，如果有客戶端建連請(qǐng)求到來(lái)，則把它放入到等待隊(duì)列中排隊(duì)等待處理，其調(diào)用格式為：入到等待隊(duì)列中排隊(duì)等待處理，其調(diào)用格式為：llisten（sockid，quelen）其中：其中：lsockid，本地，本地socket號(hào)，服務(wù)器進(jìn)程在此號(hào)，服務(wù)器進(jìn)程在此socket地址上地址上接收連接建立請(qǐng)求。接收連接建立請(qǐng)求。lquelen，服務(wù)端連接建立請(qǐng)求隊(duì)列長(zhǎng)度。，服務(wù)端連接建立請(qǐng)求隊(duì)列長(zhǎng)度。listen( )系統(tǒng)系統(tǒng)調(diào)用以此參數(shù)限制連接請(qǐng)求的排隊(duì)個(gè)數(shù)，通常允

16、許的調(diào)用以此參數(shù)限制連接請(qǐng)求的排隊(duì)個(gè)數(shù)，通常允許的連接請(qǐng)求排隊(duì)長(zhǎng)度最大值為連接請(qǐng)求排隊(duì)長(zhǎng)度最大值為5。12第十二章第十二章 Clinet/Server模型與模型與Socket編程接口編程接口- NUDT - NUDT -accept( )系統(tǒng)調(diào)用系統(tǒng)調(diào)用 accept( )用于服務(wù)器進(jìn)程處理客戶進(jìn)程的連接建立用于服務(wù)器進(jìn)程處理客戶進(jìn)程的連接建立請(qǐng)求，當(dāng)?shù)却?duì)列沒(méi)有連接請(qǐng)求時(shí)，服務(wù)進(jìn)程處于請(qǐng)求，當(dāng)?shù)却?duì)列沒(méi)有連接請(qǐng)求時(shí)，服務(wù)進(jìn)程處于睡眠狀態(tài)，否則，響應(yīng)并處理建連請(qǐng)求，其調(diào)用格睡眠狀態(tài)，否則，響應(yīng)并處理建連請(qǐng)求，其調(diào)用格式如下：式如下：newsock = accept（sockid，clienta

17、ddr，addrlen）lsockid，本地，本地socket號(hào)。號(hào)。lclientaddr，指向客戶端，指向客戶端socket地址結(jié)構(gòu)的指針，初始值為空，當(dāng)?shù)刂方Y(jié)構(gòu)的指針，初始值為空，當(dāng)accept調(diào)用返回后，客戶進(jìn)程的調(diào)用返回后，客戶進(jìn)程的socket地址被填入該地址結(jié)構(gòu)中地址被填入該地址結(jié)構(gòu)中.laddrlen，初值為，初值為0，當(dāng)，當(dāng)accept調(diào)用返回后存放客戶調(diào)用返回后存放客戶socket地址長(zhǎng)度。地址長(zhǎng)度。13第十二章第十二章 Clinet/Server模型與模型與Socket編程接口編程接口- NUDT - NUDT - 在支持多進(jìn)程在支持多進(jìn)程/線程處理的服務(wù)器中，為了提高處

18、理效率線程處理的服務(wù)器中，為了提高處理效率，優(yōu)化程序結(jié)構(gòu)，當(dāng)，優(yōu)化程序結(jié)構(gòu)，當(dāng)accept 接收一個(gè)建連請(qǐng)求后，由主服接收一個(gè)建連請(qǐng)求后，由主服務(wù)進(jìn)程創(chuàng)建一個(gè)子進(jìn)程務(wù)進(jìn)程創(chuàng)建一個(gè)子進(jìn)程/線程（即從服務(wù)器），從服務(wù)器線程（即從服務(wù)器），從服務(wù)器通過(guò)新分配的通過(guò)新分配的socket 號(hào)（號(hào)（newsock）來(lái)真正處理）來(lái)真正處理客戶進(jìn)程客戶進(jìn)程的的通信通信（數(shù)據(jù)（數(shù)據(jù)收發(fā)收發(fā)或撤連請(qǐng)求）或撤連請(qǐng)求）。而主服務(wù)器進(jìn)程則繼續(xù)。而主服務(wù)器進(jìn)程則繼續(xù)通過(guò)原來(lái)的通過(guò)原來(lái)的sockid來(lái)處理其他客戶進(jìn)程的連接建立請(qǐng)求，來(lái)處理其他客戶進(jìn)程的連接建立請(qǐng)求，從而實(shí)現(xiàn)以一對(duì)多的服務(wù)。從而實(shí)現(xiàn)以一對(duì)多的服務(wù)。 在不支持

19、多進(jìn)程在不支持多進(jìn)程/線程處理的服務(wù)器中，則采用事件線程處理的服務(wù)器中，則采用事件FIFO排隊(duì)和選擇排隊(duì)和選擇的機(jī)制（的機(jī)制（select 服務(wù)調(diào)用）服務(wù)調(diào)用） 來(lái)實(shí)現(xiàn)以一對(duì)多的服務(wù)。來(lái)實(shí)現(xiàn)以一對(duì)多的服務(wù)。 當(dāng)當(dāng)newsock的值小于的值小于0時(shí)，表明時(shí)，表明accept( )調(diào)用出錯(cuò)。調(diào)用出錯(cuò)。accept( )系統(tǒng)調(diào)用系統(tǒng)調(diào)用(cont.)14第十二章第十二章 Clinet/Server模型與模型與Socket編程接口編程接口- NUDT - NUDT -利用利用accept( )建立并發(fā)服務(wù)器建立并發(fā)服務(wù)器 客戶socket 原socket fork 連接建立 連接請(qǐng)求 listen(

20、) accept( ) 請(qǐng)求處理 connect( ) 主進(jìn)程 子進(jìn)程 客戶 新socket 數(shù)據(jù)收發(fā)連接拆除15第十二章第十二章 Clinet/Server模型與模型與Socket編程接口編程接口- NUDT - NUDT -5發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù) 面向連接面向連接的數(shù)據(jù)發(fā)送調(diào)用可以不必指定接收方的數(shù)據(jù)發(fā)送調(diào)用可以不必指定接收方socket地址，因?yàn)榈刂?，因?yàn)閟ockid中已包含通信的中已包含通信的5元組元組:lsend（sockid，buf，buflen，flags） 無(wú)連接無(wú)連接的數(shù)據(jù)發(fā)送調(diào)用必須明確指定接收方的的數(shù)據(jù)發(fā)送調(diào)用必須明確指定接收方的socket地址地址:lsendto（sock

21、id，buf，buflen，flags，destadd，addrlen）16第十二章第十二章 Clinet/Server模型與模型與Socket編程接口編程接口- NUDT - NUDT -6接收數(shù)據(jù)接收數(shù)據(jù)接收數(shù)據(jù)調(diào)用與發(fā)送數(shù)據(jù)調(diào)用是一一對(duì)應(yīng)的。接收數(shù)據(jù)調(diào)用與發(fā)送數(shù)據(jù)調(diào)用是一一對(duì)應(yīng)的。 面向連接的數(shù)據(jù)接收面向連接的數(shù)據(jù)接收l(shuí)recv（sockid，buf，buflen，flags） 無(wú)連接的數(shù)據(jù)發(fā)送無(wú)連接的數(shù)據(jù)發(fā)送lrecvfrom（sockid，buf，buflen，flags，suradd，addrlen）17第十二章第十二章 Clinet/Server模型與模型與Socket編程接口編

22、程接口- NUDT - NUDT -7其他服務(wù)調(diào)用其他服務(wù)調(diào)用getservbyname()獲取服務(wù)端口號(hào)獲取服務(wù)端口號(hào)gethostbyname()獲取主機(jī)獲取主機(jī)IP地址地址getpeername()獲取對(duì)方獲取對(duì)方IP地址地址gethostbyaddr()-獲取給定獲取給定IP的機(jī)器域名的機(jī)器域名網(wǎng)絡(luò)字節(jié)順序：網(wǎng)絡(luò)字節(jié)順序：16bits: 低低8位位| 高高8位位; 32bits: 0-7|8-15|16-23|24-31主機(jī)字節(jié)順序：主機(jī)字節(jié)順序：16bits: 高高8位位|低低8位位; 32bits: 31-0htonl()將主機(jī)上將主機(jī)上32位的端口轉(zhuǎn)換到網(wǎng)絡(luò)上的格式位的端口轉(zhuǎn)換到

23、網(wǎng)絡(luò)上的格式htos() 將主機(jī)上將主機(jī)上16位的端口轉(zhuǎn)換到網(wǎng)絡(luò)上的格式位的端口轉(zhuǎn)換到網(wǎng)絡(luò)上的格式ntohl()-將網(wǎng)絡(luò)上將網(wǎng)絡(luò)上32位的端口轉(zhuǎn)換到主機(jī)上的格式位的端口轉(zhuǎn)換到主機(jī)上的格式ntohs() -將網(wǎng)絡(luò)上將網(wǎng)絡(luò)上16位的端口轉(zhuǎn)換到主機(jī)上的格式位的端口轉(zhuǎn)換到主機(jī)上的格式inet_addr()將將xxx.xxx.xxx.xxx表示的表示的IP地址轉(zhuǎn)換為地址轉(zhuǎn)換為32位的位的Internet地址。地址。inet_ntoa()-將將32位的位的Internet地址的地址的IP地址轉(zhuǎn)換為地址轉(zhuǎn)換為xxx.xxx.xxx.xxx格式。格式。18第十二章第十二章 Clinet/Server模型與模型與Socket編程接口編程接口- NUDT - NUDT -面向連接客戶