轉行程序員淺談進程間的socket通信

我在之前的文章中曾說過，我現在開始負責車輛以太網應用層協議棧的開發和維護。

以太網通信說白了也屬於計算機通信的範疇，因此網絡通信的5層模型仍然適用於車輛通信領域。

既然設計到ECU間的網絡通信，那麼socket網絡編程的知識一定是必不可少的。

今天這篇文章就總結我這周學習的socket網絡編程的知識。

Socket編程常用的函數

首先，下圖是client與server之間的通信流程圖。

根據上面的socket通信流程圖，socket編程常用的函數如下：

• 客戶端使用socket(), connect(), send(), recv(), close()；

• 服務端使用socket(), bind(), listen(), accept(), recv(), send(), close();

Socket通信的三次握手和四次揮手

Socket建立連接三次握手的流程

• 第一次握手：client端先向server端發送連接請求

• 第二次握手：server收到後，回覆ACK給client

• 第三次握手：client端收到ACK後，回覆ACK給server

至此，client與server之間的網絡連接建立，可以順利進行數據傳輸。

Socket斷開連接四次揮手的流程

• 第一次揮手：client向server發送斷開連接請求

• 第二次揮手：server收到client的請求，回覆ACK給client （這次揮手錶示server收到了client的請求，但是並不會立即斷開連接，可能還有未發送的數據）

• 第三次揮手：server向client發送斷開連接請求（這次揮手錶示server端的數據已經發送完畢，client端可以斷開）

• 第四次揮手：client收到了server的請求，發送ACK給server。之後client端處於等待狀態，過了一段時間後將socket關閉

至此，client與server之間的網絡連接斷開。

簡單實現進程間的Socket的通信

實現步驟如下：
（1）使用socket套接字，並選擇TCP/IP協議，端口號爲6000

（2）客戶端發送“this is a test”到服務端

（3）服務端收到後打印字符串，並回復“test ok”到客戶端

（4）通信結束，斷開連接

客戶端socket通信的實現步驟

• socket()創建socket

• 設置socket的屬性

• connect()向服務端發起連接

• send()向服務端發送消息

• recv()等待服務端的消息

• close()關閉socket，回收資源

//client.c
#include<stdio.h>
#include<sys/socket.h>
#include<stdlib.h>
#include<netinet/in.h>
#define PORT 6000
int main()
{
    int socketfd, error;
    struct sockaddr_in serv_addr;
    
    //創建socket
    socketfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    //設置socket的屬性
    serv_addr.sin_family = AF_INET;
    serv_addr.sin_port = htons(PORT);
    serv_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
    //向服務端發起連接
    error = connect(socketfd, &serv_addr, sizeof(struct sockaddr));
    if(0 != error)
    {
        printf("connect server error.");
        return 0;
    }
    //向服務端發送消息
    char *buff = "this is a test";
    error = send(socketfd, buff, strlen(buff), 0);
    if(-1 == error)
    {
        printf("send message to server error.");
        return 0;
    }
    //等待接收服務端的消息
    char recv_buff[1024] = {0};
    error = recv(socketfd, recv_buff, 1024,0);
    if(-1 == error)
    {
	printf("receive error");
	return 0;
    }
    printf("Receive buff:%s\n", recv_buff);
    //關閉socket，回收資源
    close(socketfd);
    return 0;
}

服務端socket通信的實現步驟

• socket()創建socket
• bind()對socket進行綁定
• listen()監聽綁定的socket，用於監聽來自客戶端的消息
• accept()用於接收客戶端的連接請求和消息
• recv()函數接收客戶端的消息，並將其保存到設置好的buffer中
• send()函數用於服務端向客戶端發送消息
• close()關閉socket，回收資源

//server.c
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<sys/socket.h>
#include<netinet/in.h>
#define PORT 6000
int main()
{
    int socketfd, clientfd, error;
    struct sockaddr_in server_addr, client_addr;
    int sin_size;
    char buff[1024] = {0};
    //創建socket
    socketfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    if(-1 == socketfd)
    {
        printf("create socket fail.");
        return 0;
    }
    //socket屬性設置
    server_addr.sin_family = AF_INET;
    server_addr.sin_port = htons(PORT);
    server_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
    //綁定socket
    error = bind(socketfd, &server_addr, sizeof(struct sockaddr_in));
    if(0 != error)
    {
        printf("bind fail.");
        close(socketfd);
        return 0;
    }
    //監聽socket
    error = listen(socketfd, 5);
    if(0 != error)
    {
        printf("listen fail.");
        close(socketfd);
        return 0;
    }
    //接收客戶端的連接請求
    clientfd = accept(socketfd, (struct sockaddr*)&client_addr, &sin_size);
    //連接建立後，接收客戶端的消息
    error = recv(clientfd, buff, 1024,0);
    if(-1 == error)
    {
        printf("receive error");
        close(socketfd);
        return 0;
    }
    printf("Receive buff:%s\n", buff);
    //收到消息後，向客戶端發送響應
    char *send_buff = "test ok.";
    error = send(clientfd, send_buff, strlen(send_buff), 0);
    if(-1 == error)
    {
        printf("send error");
        close(socketfd);
        return 0;
    }
    //關閉socket，回收資源
    close(socketfd);
    
    return 0;
}

代碼完成後，使用gcc編譯代碼，生成server和client的可執行文件。

然後，在linux界面打開兩個命令行，先運行server進程，再運行client進程，即可觀察到兩個進程之間的通信。

總結

這篇文章承接的是之前《白話計算機網絡》，但當時工作較忙一直沒有更新。

此外，如果想繼續學習socket通信和網絡協議，推薦一個開源項目tinyhttp。該項目通過500行代碼，利用多線程和socket通信簡單實現了http協議，是很適合初學者學習的資源，強烈推薦！！！

我這兩天正在閱讀該項目的源碼，等把項目源碼吃透，會寫一篇總結出來。

參考資料：

https://www.cnblogs.com/niwotaxuexiba/p/9700764.html

https://blog.csdn.net/chenlycly/article/details/51657179

ps: 歡迎關注我的公衆號[酷酷的coder]，分享轉行菜鳥程序員成長過程彙總的煩惱和反思.