转行程序员浅谈进程间的 socket 通信

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发布于: 2020 年 05 月 31 日
我在之前的文章中曾说过，我现在开始负责车辆以太网应用层协议栈的开发和维护。
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以太网通信说白了也属于计算机通信的范畴，因此网络通信的5层模型仍然适用于车辆通信领域。
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既然设计到ECU间的网络通信，那么socket网络编程的知识一定是必不可少的。
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今天这篇文章就总结我这周学习的socket网络编程的知识。
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Socket编程常用的函数﻿
首先，下图是client与server之间的通信流程图。
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根据上面的socket通信流程图，socket编程常用的函数如下：
客户端使用socket(), connect(), send(), recv(), close()；
服务端使用socket(), bind(), listen(), accept(), recv(), send(), close();
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Socket通信的三次握手和四次挥手Socket建立连接三次握手的流程第一次握手：client端先向server端发送连接请求
第二次握手：server收到后，回复ACK给client
第三次握手：client端收到ACK后，回复ACK给server
至此，client与server之间的网络连接建立，可以顺利进行数据传输。
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Socket断开连接四次挥手的流程第一次挥手：client向server发送断开连接请求
第二次挥手：server收到client的请求，回复ACK给client （这次挥手表示server收到了client的请求，但是并不会立即断开连接，可能还有未发送的数据）
第三次挥手：server向client发送断开连接请求（这次挥手表示server端的数据已经发送完毕，client端可以断开）
第四次挥手：client收到了server的请求，发送ACK给server。之后client端处于等待状态，过了一段时间后将socket关闭
至此，client与server之间的网络连接断开。
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简单实现进程间的Socket的通信﻿
实现步骤如下：（1）使用socket套接字，并选择TCP/IP协议，端口号为6000
（2）客户端发送“this is a test”到服务端
（3）服务端收到后打印字符串，并回复“test ok”到客户端
（4）通信结束，断开连接
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客户端socket通信的实现步骤socket()创建socket
设置socket的属性
connect()向服务端发起连接
send()向服务端发送消息
recv()等待服务端的消息
close()关闭socket，回收资源
//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;
    
    //创建socket
    socketfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    //设置socket的属性
    serv_addr.sin_family = AF_INET;
    serv_addr.sin_port = htons(PORT);
    serv_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
    //向服务端发起连接
    error = connect(socketfd, &serv_addr, sizeof(struct sockaddr));
    if(0 != error)
    {
        printf("connect server error.");
        return 0;
    }
    //向服务端发送消息
    char *buff = "this is a test";
    error = send(socketfd, buff, strlen(buff), 0);
    if(-1 == error)
    {
        printf("send message to server error.");
        return 0;
    }
    //等待接收服务端的消息
    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);
    //关闭socket，回收资源
    close(socketfd);
    return 0;
}
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服务端socket通信的实现步骤socket()创建socket
bind()对socket进行绑定
listen()监听绑定的socket，用于监听来自客户端的消息
accept()用于接收客户端的连接请求和消息
recv()函数接收客户端的消息，并将其保存到设置好的buffer中
send()函数用于服务端向客户端发送消息
close()关闭socket，回收资源
//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};
    //创建socket
    socketfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    if(-1 == socketfd)
    {
        printf("create socket fail.");
        return 0;
    }
    //socket属性设置
    server_addr.sin_family = AF_INET;
    server_addr.sin_port = htons(PORT);
    server_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
    //绑定socket
    error = bind(socketfd, &server_addr, sizeof(struct sockaddr_in));
    if(0 != error)
    {
        printf("bind fail.");
        close(socketfd);
        return 0;
    }
    //监听socket
    error = listen(socketfd, 5);
    if(0 != error)
    {
        printf("listen fail.");
        close(socketfd);
        return 0;
    }
    //接收客户端的连接请求
    clientfd = accept(socketfd, (struct sockaddr*)&client_addr, &sin_size);
    //连接建立后，接收客户端的消息
    error = recv(clientfd, buff, 1024,0);
    if(-1 == error)
    {
        printf("receive error");
        close(socketfd);
        return 0;
    }
    printf("Receive buff:%s\n", buff);
    //收到消息后，向客户端发送响应
    char *send_buff = "test ok.";
    error = send(clientfd, send_buff, strlen(send_buff), 0);
    if(-1 == error)
    {
        printf("send error");
        close(socketfd);
        return 0;
    }
    //关闭socket，回收资源
    close(socketfd);
    
    return 0;
}
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代码完成后，使用gcc编译代码，生成server和client的可执行文件。
然后，在linux界面打开两个命令行，先运行server进程，再运行client进程，即可观察到两个进程之间的通信。
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总结﻿
这篇文章承接的是之前《白话计算机网络》，但当时工作较忙一直没有更新。
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此外，如果想继续学习socket通信和网络协议，推荐一个开源项目tinyhttp。该项目通过500行代码，利用多线程和socket通信简单实现了http协议，是很适合初学者学习的资源，强烈推荐！！！
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我这两天正在阅读该项目的源码，等把项目源码吃透，会写一篇总结出来。
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参考资料：
https://www.cnblogs.com/niwotaxuexiba/p/9700764.html
https://blog.csdn.net/chenlycly/article/details/51657179