【20060407發表于blog.csdn.net,20090928重編輯】
(博主:此為轉載文章,出處已經記不清,內容有些泛泛而談,僅供參考)
一、客戶機/服務器模式
在TCP/IP網絡中兩個進程間的相互作用的主機模式是客戶機/服務器模式(Client/Server model)。該模式的建立基于以下兩點:
1、非對等作用;
2、通信完全是異步的。
客戶機/服務器模式在操作過程中采取的是主動請示方式。
服務器方要先啟動,并根據請示提供相應服務,過程如下:
1、打開一通信通道并告知本地主機,它愿意在某一個公認地址上接收客戶請求。
2、等待客戶請求到達該端口。
3、接收到重復服務請求,處理該請求并發送應答信號。
4、返回第二步,等待另一客戶請求
5、關閉服務器。
然后死客戶方:
1、打開一通信通道,并連接到服務器所在主機的特定端口。
2、向服務器發送服務請求報文,等待并接收應答;繼續提出請求……
3、請求結束后關閉通信通道并終止。
二、基本套接字
為了更好說明套接字編程原理,給出幾個基本的套接字,在以后的篇幅中會給出更詳細的使用說明。
1、創建套接字——socket()
功能:使用前創建一個新的套接字
格式:SOCKET PASCAL FAR socket(int af,int type,int procotol);
af: 通信發生的區域
type: 要建立的套接字類型
procotol: 使用的特定協議
2、指定本地地址——bind()
功能:將套接字地址與所創建的套接字號聯系起來。
格式:int PASCAL FAR bind(SOCKET s,const struct sockaddr FAR * name,int namelen);
s: 是由socket()調用返回的并且未作連接的套接字描述符(套接字號)。
其它:沒有錯誤,bind()返回0,否則SOCKET_ERROR
地址結構說明:
{
short sin_family; //AF_INET
u_short sin_port; //16位端口號,網絡字節順序
struct in_addr sin_addr; //32位IP地址,網絡字節順序
char sin_zero[8]; //保留
}
3、建立套接字連接——connect()和accept()
功能:共同完成連接工作
格式:int PASCAL FAR connect(SOCKET s,const struct sockaddr FAR * name,int namelen);
格式:SOCKET PASCAL FAR accept(SOCKET s,struct sockaddr FAR * name,int FAR * addrlen);
(參數同上)
4、監聽連接——listen()
功能:用于面向連接服務器,表明它愿意接收連接。
格式:int PASCAL FAR listen(SOCKET s, int backlog);
5、數據傳輸——send()與recv()
功能:數據的發送與接收
格式:int PASCAL FAR send(SOCKET s,const char FAR * buf,int len,int flags);
格式:int PASCAL FAR recv(SOCKET s,const char FAR * buf,int len,int flags);
buf:指向存有傳輸數據的緩沖區的指針。
6、多路復用——select()
功能:用來檢測一個或多個套接字狀態。
格式:int PASCAL FAR select(int nfds,fd_set FAR * readfds,fd_set FAR * writefds,
fd_set FAR * exceptfds,const struct timeval FAR * timeout);
readfds:指向要做讀檢測的指針
writefds:指向要做寫檢測的指針
exceptfds:指向要檢測是否出錯的指針
timeout:最大等待時間
7、關閉套接字——closesocket()
功能:關閉套接字s
格式:BOOL PASCAL FAR closesocket(SOCKET s);
三、典型過程圖
2.1 面向連接的套接字的系統調用時序圖
2.2 無連接協議的套接字調用時序圖
2.3 面向連接的應用程序流程圖
四、WinSock簡介
Windows Sockets 是從 Berkeley Sockets 擴展而來的,其在繼承 Berkeley Sockets 的基礎上,又進行了新的擴充。這些擴充主要是提供了一些異步函數,并增加了符合WINDOWS消息驅動特性的網絡事件異步選擇機制。
Windows Sockets由兩部分組成:開發組件和運行組件。
開發組件:Windows Sockets 實現文檔、應用程序接口(API)引入庫和一些頭文件。
運行組件:Windows Sockets 應用程序接口的動態鏈接庫(WINSOCK.DLL)。
五、WinSock主要擴充說明
1、異步選擇機制
Windows Sockets 的異步選擇函數提供了消息機制的網絡事件選擇,當使用它登記網絡事件發生時,應用程序相應窗口函數將收到一個消息,消息中指示了發生的網絡事件,以及與事件相關的一些信息。Windows Sockets 提供了一個異步選擇函數 WSAAsyncSelect(),用它來注冊應用程序感興趣的網絡事件,當這些事件發生時,應用程序相應的窗口函數將收到一個消息。
函數結構如下:
int PASCAL FAR WSAAsyncSelect(SOCKET s,HWND hWnd,unsigned int wMsg,long lEvent);
hWnd:窗口句柄
wMsg:需要發送的消息
lEvent:事件(以下為事件的內容)
事件值含義:
FD_READ 期望在套接字上收到數據(即讀準備好)時接到通知
FD_WRITE 期望在套接字上可發送數據(即寫準備好)時接到通知
FD_OOB 期望在套接字上有帶外數據到達時接到通知
FD_ACCEPT 期望在套接字上有外來連接時接到通知
FD_CONNECT 期望在套接字連接建立完成時接到通知
FD_CLOSE 期望在套接字關閉時接到通知
例如:我們要在套接字讀準備好或寫準備好時接到通知,語句如下:
rc=WSAAsyncSelect(s,hWnd,wMsg,FD_READ|FD_WRITE);
如果我們需要注銷對套接字網絡事件的消息發送,只要將 lEvent 設置為0
2、異步請求函數
在 Berkeley Sockets 中請求服務是阻塞的,WINDOWS SICKETS 除了支持這一類函數外,還增加了相應的異步請求函數——WSAAsyncGetXByY。
3、阻塞處理方法
Windows Sockets 為了實現當一個應用程序的套接字調用處于阻塞時,能夠放棄CPU讓其它應用程序運行,它在調用處于阻塞時便進入一個叫“HOOK”的例程,此例程負責接收和分配WINDOWS消息,使得其它應用程序仍然能夠接收到自己的消息并取得控制權。
WINDOWS 是非搶先的多任務環境,即若一個程序不主動放棄其控制權,別的程序就不能執行。因此在設計Windows Sockets 程序時,盡管系統支持阻塞操作,但還是反對程序員使用該操作。但由于 SUN 公司下的 Berkeley Sockets 的套接字默認操作是阻塞的,WINDOWS 作為移植的 SOCKETS 也不可避免對這個操作支持。
在Windows Sockets 實現中,對于不能立即完成的阻塞操作做如下處理:DLL初始化→循環操作。在循環中,它發送任何 WINDOWS 消息,并檢查這個 Windows Sockets 調用是否完成,在必要時,它可以放棄CPU讓其它應用程序執行(當然使用超線程的CPU就不會有這個麻煩了^_^)。我們可以調用 WSACancelBlockingCall() 函數取消此阻塞操作。
在 Windows Sockets 中,有一個默認的阻塞處理例程 BlockingHook() 簡單地獲取并發送 WINDOWS 消息。如果要對復雜程序進行處理,Windows Sockets 中還有 WSASetBlockingHook() 提供用戶安裝自己的阻塞處理例程能力;與該函數相對應的則是 WSAUnhookBlockingHook(),它用于刪除先前安裝的任何阻塞處理例程,并重新安裝默認的處理例程。請注意,設計自己的阻塞處理例程時,除了函數 WSACancelBlockingHook() 之外,它不能使用其它的 Windows Sockets API 函數。在處理例程中調用 WSACancelBlockingHook()函數將取消處于阻塞的操作,它將結束阻塞循環。
4、出錯處理
Windows Sockets 為了和以后多線程環境(WINDOWS/UNIX)兼容,它提供了兩個出錯處理函數來獲取和設置當前線程的最近錯誤號。(WSAGetLastEror()和WSASetLastError())
5、啟動與終止
使用函數 WSAStartup() 和 WSACleanup() 啟動和終止套接字。
六、Windows Sockets網絡程序設計核心
我們終于可以開始真正的 Windows Sockets 網絡程序設計了。不過我們還是先看一看每個 Windows Sockets 網絡程序都要涉及的內容。讓我們一步步慢慢走。
1、啟動與終止
在所有Windows Sockets函數中,只有啟動函數WSAStartup()和終止函數WSACleanup()是必須使用的。啟動函數必須是第一個使用的函數,而且它允許指定 Windows Sockets API 的版本,并獲得 SOCKETS的特定的一些技術細節。本結構如下:
int PASCAL FAR WSAStartup(WORD wVersionRequested, LPWSADATA lpWSAData);
其中 wVersionRequested 保證 SOCKETS 可正常運行的 DLL 版本,如果不支持,則返回錯誤信息。我們看一下下面這段代碼,看一下如何進行 WSAStartup() 的調用:
WSADATA wsaData; //定義數據信息變量
int err; //定義錯誤號變量
wVersionRequested = MAKEWORD(1,1);//給版本信息賦值
err = WSAStartup(wVersionRequested, &wsaData);//給錯誤信息賦值
if(err!=0)
{
return;//告訴用戶找不到合適的版本
}
//確認 Windows Sockets DLL 支持 1.1 版本
//DLL 版本可以高于 1.1
//系統返回的版本號始終是最低要求的 1.1,即應用程序與DLL 中可支持的最低版本號
if(LOBYTE(wsaData.wVersion)!= 1|| HIBYTE(wsaData.wVersion)!=1)
{
WSACleanup();//告訴用戶找不到合適的版本
return;
}
//Windows Sockets DLL 被進程接受,可以進入下一步操作
關閉函數使用時,任何打開并已連接的 SOCK_STREAM 套接字被復位,但那些已由 closesocket() 函數關閉的但仍有未發送數據的套接字不受影響,未發送的數據仍將被發送。程序運行時可能會多次調用 WSAStartuo() 函數,但必須保證每次調用時的 wVersionRequested 的值是相同的。
2、異步請求服務
Windows Sockets 除支持 Berkeley Sockets 中同步請求,還增加了了一類異步請求服務函數 WSAAsyncGerXByY()。該函數是阻塞請求函數的異步版本。應用程序調用它時,由 Windows Sockets DLL 初始化這一操作并返回調用者,此函數返回一個異步句柄,用來標識這個操作。當結果存儲在調用者提供的緩沖區,并且發送一個消息到應用程序相應窗口。常用結構如下:
char hostname="rs6000";
taskHnd = WSAAsyncBetHostByName(hWnd,wMsg,hostname,buf,buflen);
需要注意的是,由于 Windows 的內存對像可以設置為可移動和可丟棄,因此在操作內存對象是,必須保證 WIindows Sockets DLL 對象是可用的。
3、異步數據傳輸
使用 send() 或 sendto() 函數來發送數據,使用 recv() 或recvfrom() 來接收數據。Windows Sockets 不鼓勵用戶使用阻塞方式傳輸數據,因為那樣可能會阻塞整個 Windows 環境。下面我們看一個異步數據傳輸實例。
假設套接字 s 在連接建立后,已經使用了函數 WSAAsyncSelect() 在其上注冊了網絡事件 FD_READ 和 FD_WRITE,并且 wMsg 值為 UM_SOCK,那么我們可以在 Windows 消息循環中增加如下的分支語句:
switch(lParam)
{
case FD_READ:
len = recv(wParam,lpBuffer,length,0);
break;
case FD_WRITE:
while(send(wParam,lpBuffer,len,0)!=SOCKET_ERROR)
break;
}
break;
4、出錯處理
Windows 提供了一個函數來獲取最近的錯誤碼 WSAGetLastError(),推薦的編寫方式如下:
if((len==SOCKET_ERROR)&&(WSAGetLastError()==WSAWOULDBLOCK)){
