《Unix网络编程》卷1：套接字联网API(第3版)：套接字选项、基本UDP编程

全书共31章+附录。


计划安排：吃透这本书，一天三章+源码，并实测代码做当天笔记，CSDN见。
时间安排：计划时间1.5个月 == 6个周末 == 12天。

2017.08.05    第01-03章：TCP/IP简介、传输层、套接字编程简介

2017.08.06    第04-06章：基本TCP编程、TCP客户端/服务器程序、I/O复用

2017.08.12    第07-09章：套接字选项、基本UDP编程、基本SCTP编程(略)
2017.08.13    第10-12章：SCTP客户端/服务器程序例子、名字与地址互换、IPv4和IPv6互操作性
2017.08.19    第13-15章：守护进程和inetd超级服务器、高级I/O、Unix域协议
2017.08.20    第16-18章：非阻塞I/O、ioctl操作、路由套接字
2017.08.26    第19-21章：密钥管理套接字、广播、多播
2017.08.27    第22-24章：高级UDP编程、高级SCTP编程、带外数据
2017.09.02    第25-27章：信号驱动I/O、线程、IP选项
2017.09.03    第28-30章：原始套接字、数据链路访问、客户端/服务器程序设计范式
2017.09.09    第31章-附录：流。附录：IPv4/6协议、调试技术
2017.09.10    整理、总结：思维导图。

>>第7章丶套接字选项

获取和设置影响套接字的选项：getsockopt /
setsockopt / fcntl /
ioctl 函数
#include <sys/types.h>

#include <sys/socket.h>

int getsockopt(int sockfd, int level, int optname, void *optval, socklen_t *optlen);

int setsockopt(int sockfd, int level, int optname, const void *optval, socklen_t optlen);

SO_DEBUG 打开或关闭排错模式

SO_REUSEADDR 允许在bind（）过程中本地地址可重复使用

SO_TYPE 返回socket形态。

SO_ERROR 返回socket已发生的错误原因

SO_DONTROUTE 送出的数据包不要利用路由设备来传输。

SO_BROADCAST 使用广播方式传送

SO_SNDBUF 设置送出的暂存区大小

SO_RCVBUF 设置接收的暂存区大小

SO_KEEPALIVE 定期确定连线是否已终止。

SO_OOBINLINE 当接收到OOB 数据时会马上送至标准输入设备

SO_LINGER 确保数据安全且可靠的传送出去。

套接字选项粗分为两大基本类型：

1、启动或禁止某个特性的二元选项，称为标志选项；

2、取得并返回我们可以设置或检查的特定值的选项，称为值选项。

（套接字层和IP层的套接字选项汇总 - 搜索）

/* getsockopt函数示例 */
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
int main (void)
{
int s, optval, optlen;

optlen = sizeof(int);
if( (s = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0)) < 0 )
perror("socket");
getsockopt(s, SOL_SOCKET, SO_TYPE, &optval, &optlen);
printf("optval = %d\n",optval);
close(s);
return 0;
}

$ getsockopt

optval = 1

通用套接字选项

SO_BROADCAST：开启或禁止进程发送广播消息的能力。

SO_DEBUG：仅TCP支持，提供套接字发送和接收的所有分组保留详细跟踪信息。

SO_DONTROUTE：规定外出的分组将绕过底层协议的正常路由机制。

SO_ERROR：套接字上发生错误时，errno被设置为SO_ERROR的值，随后会被复位为0。

SO_KEEPALIVE：给一个TCP套接字设置保持存活选项。

SO_LINGER：本选项指定close函数对面向连接的协议如何操作。

SO_OOBINLINE：决定带外数据将被留在正常的输入队列，即在线留存。

SO_RCVBUF和SO_SNDBUF：允许改变发哦少年宫和接收缓冲区的默认大小。

IPv4套接字选项：

这些套接字由IPv4处理，它们的级别为IPPROTO_IP(即getsockopt和setsockopt函数的第二个参数)。

IP_HDRINCL：设置原始IP套接字选项后，在该原始套接字上发送的数据报必须构造自己的IP首部。

IP_OPTIONS：允许在IPv4首部中设置IP选项。

IP_RECVDSTADDR：决定所收到的UDP数据报的目的IP地址由recvmsg函数作为辅助数据返回。

IP_RECVIF：决定所收到的UDP数据报的接收接口索引由recvmsg函数作为辅助数据返回。

IP_TOS：允许设置IP首部中的服务类型字段。

IP_TTL：允许设置或获取系统用在从某个给定套接字发送的单播分组上的默认TTL值。

fcntl函数

该函数可执行各种描述符控制操作，字如期名 file control。



fcntl函数提供了网络编程相关的如下特性：

1、非阻塞式I/O；

2、信号驱动式I/O；

3、允许指定用于接收SIGIO和SIGURG信号的套接字属主。
#include <unistd.h>

#include <fcntl.h>

int fcntl(int fd, int cmd, ... /* arg */ );

int fcntl(int fd , int cmd);

int fcntl(int fd,int cmd,long arg);

int fcntl(int fd,int cmd,struct flock * lock);

/* fcntl开启非阻塞模式I/O的典型伪代码 */
int flags;
// set a socket as nonblocking.
if ( (flags = fcntl (fd, F_GETFL, 0)) < 0)
{
err_sys ("F_GETFL error");
}
flags |= O_NONBLOCK;
if (fcntl (fd, F_SETFL, flags) < 0)
{
err_sys ("F_SETFL error");
}
/* fcntl关闭非阻塞模式I/O标志典型伪代码 */
flags &= ~O_NONBLOCK;
if (fcntl (fd, F_SETFL, flags) < 0)
{
err_sys ("F_SETFL error");
}

每个TCP套接字和SCTP套接字都有一个发送缓冲区和接收缓冲区，每个UDP套接字都有一个接收缓冲区。SO_SNDBUF和SO_RCVBUF套接字选项允许改变缓冲区的大小，这两个选项最常见的用途是长胖管道上的批量数据传送。

>>第8章丶基本UDP套接字编程

UDP是无连接不可靠的数据报协议，不同于TCP的可靠字节流。

常见UDP编写的应用程序有：DNS(域名系统)、NFS(网络文件系统)、SNMP(简单网络管理协议)



【图解】客户端不需要与服务器建立连接，而是只管使用发送数据函数给服务器发送数据报，其中必须指定目的地(即服务器)的地址作为参数。类似的，服务器不接受来自客户的连接，而是只管调用接收数据函数，等待来自某个客户的数据到达。接收函数讲所接收的数据一道返回给客户端的协议地址，因此服务器可以把响应发送给正确的客户端。

#include <sys/types.h>

#include <sys/socket.h>

ssize_t recvfrom(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags, struct sockaddr *src_addr, socklen_t *addrlen);

ssize_t sendto(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags, const struct sockaddr *dest_addr, socklen_t addrlen);

/* UDP回射服务器程序 - 代码演示 */
#include "unp.h"

#define MAXLINE 20
#define SERV_PORT 1388
typedef struct sockaddr SA;

void dg_echo(int sockfd, SA *pcliaddr, socklen_t clilen)
{
int			n;
socklen_t	len;
char		mesg[MAXLINE];

for ( ; ; ) {
len = clilen;
n = recvfrom(sockfd, mesg, MAXLINE, 0, pcliaddr, &len);

sendto(sockfd, mesg, n, 0, pcliaddr, len);
}
}

int main(int argc, char **argv)
{
int					sockfd;
struct sockaddr_in	servaddr, cliaddr;

sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);

bzero(&servaddr, sizeof(servaddr));
servaddr.sin_family      = AF_INET;
servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
servaddr.sin_port        = htons(SERV_PORT);

bind(sockfd, (SA *) &servaddr, sizeof(servaddr));

dg_echo(sockfd, (SA *) &cliaddr, sizeof(cliaddr));

return 0;
}

/* UDP回射客户端程序 - 代码演示 */
#include	"unp.h"

#define MANLINE 20
#define SERV_PORT 1388
typedef struct sockaddr SA;

void dg_cli(FILE *fp, int sockfd, const SA *pservaddr, socklen_t servlen)
{
int	n;
char	sendline[MAXLINE], recvline[MAXLINE + 1];

while (fgets(sendline, MAXLINE, fp) != NULL) {

sendto(sockfd, sendline, strlen(sendline), 0, pservaddr, servlen);

n = recvfrom(sockfd, recvline, MAXLINE, 0, NULL, NULL);

recvline
= 0;	/* null terminate */
fputs(recvline, stdout);
}
}

int main(int argc, char **argv)
{
int					sockfd;
struct sockaddr_in	servaddr;

if (argc != 2)
printf("usage: udpcli <IPaddress>\n");

bzero(&servaddr, sizeof(servaddr));
servaddr.sin_family = AF_INET;
servaddr.sin_port = htons(SERV_PORT);
inet_pton(AF_INET, argv[1], &servaddr.sin_addr);

sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);

dg_cli(stdin, sockfd, (SA *) &servaddr, sizeof(servaddr));

exit(0);
}
// recvfrom 指定的第5和第6个参数是空指针，这告知内核我们并不关心应答数据报是由谁发送。这存在一个风险：任何进程不论是在于本客户进程相同主机上还是在不同主机上，都可以向本客户的IP地址和端口发送数据报，这些数据报将被客户读入并被认为是服务器的应答。

UDP例子总结：

1. 客户端必须给sendto调用指定服务器的IP地址和端口号；

2. 客户端的IP地址和端口号都是由内核自动选择，也可以调用bind指定它们；

3. UDP无连接，因此目的IP可随发送到服务器的每个数据报而改变。

/* 使用select函数的TCP和UDP回射服务器程序 */
#include	"unp.h"

int main(int argc, char **argv)
{
int					listenfd, connfd, udpfd, nready, maxfdp1;
char				mesg[MAXLINE];
pid_t				childpid;
fd_set				rset;
ssize_t				n;
socklen_t			len;
const int			on = 1;
struct sockaddr_in	cliaddr, servaddr;
void				sig_chld(int);

/* 4create listening TCP socket */
listenfd = Socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

bzero(&servaddr, sizeof(servaddr));
servaddr.sin_family      = AF_INET;
servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
servaddr.sin_port        = htons(SERV_PORT);

Setsockopt(listenfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on));
Bind(listenfd, (SA *) &servaddr, sizeof(servaddr));

Listen(listenfd, LISTENQ);

/* 4create UDP socket */
udpfd = Socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);

bzero(&servaddr, sizeof(servaddr));
servaddr.sin_family      = AF_INET;
servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
servaddr.sin_port        = htons(SERV_PORT);

Bind(udpfd, (SA *) &servaddr, sizeof(servaddr));

Signal(SIGCHLD, sig_chld);	/* must call waitpid() */

FD_ZERO(&rset);
maxfdp1 = max(listenfd, udpfd) + 1;
for ( ; ; ) {
FD_SET(listenfd, &rset);
FD_SET(udpfd, &rset);
if ( (nready = select(maxfdp1, &rset, NULL, NULL, NULL)) < 0) {
if (errno == EINTR)
continue;		/* back to for() */
else
err_sys("select error");
}

if (FD_ISSET(listenfd, &rset)) {
len = sizeof(cliaddr);
connfd = Accept(listenfd, (SA *) &cliaddr, &len);

if ( (childpid = Fork()) == 0) {	/* child process */
Close(listenfd);	/* close listening socket */
str_echo(connfd);	/* process the request */
exit(0);
}
Close(connfd);			/* parent closes connected socket */
}

if (FD_ISSET(udpfd, &rset)) {
len = sizeof(cliaddr);
n = Recvfrom(udpfd, mesg, MAXLINE, 0, (SA *) &cliaddr, &len);
Sendto(udpfd, mesg, n, 0, (SA *) &cliaddr, len);
}
}
}

第9章SCTP内容应用的少，略。

2017.08.12

07-09内容完成...