套接字(socket)是 Linux 下的一种进程间通信机制(socket IPC),它不仅支持同一主机的不同进程间通信,还支持跨网络的不同主机的进程间通信。
socket 允许通过标准的文件描述符进行网络数据传输,支持各种网络协议,如 TCP 和 UDP,它把复杂的 TCP/IP 协议隐藏在 socket 接口下,对用户来说,一组简单的接口就是全部,让 socket 去组织数据,以符合指定的协议。
基于 socket 接口编写的应用程序可以移植到任何实现 BSD socket 标准的平台。本文介绍了 Linux 下使用 socket 接口实现 TCP 服务端的示例程序。
- 开发环境:虚拟机 Ubuntu 18.04
- 验证平台:Elfboard Linux 开发板
- 客户端:Windows 网络调试助手 NetAssist
示例代码
- tcp_server.c
c
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <netinet/tcp.h>
#include <errno.h>
#include "tcp_server.h"
int server_init_socket(void)
{
int socket_fd;
struct sockaddr_in address;
if ((socket_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) == 0)
{
perror("socket failed");
exit(EXIT_FAILURE);
}
address.sin_family = AF_INET;
address.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
address.sin_port = htons(PORT);
if (bind(socket_fd, (struct sockaddr *)&address, sizeof(address)) < 0)
{
perror("bind failed");
exit(EXIT_FAILURE);
}
if (listen(socket_fd, 3) < 0)
{
perror("listen");
exit(EXIT_FAILURE);
}
return socket_fd;
}
int server_set_socket_timeout(int socket_fd, long milliseconds)
{
struct timeval tv;
tv.tv_sec = milliseconds / 1000;
tv.tv_usec = (milliseconds % 1000) * 1000;
if (setsockopt(socket_fd, SOL_SOCKET, SO_RCVTIMEO, (const char*)&tv, sizeof(tv)) < 0)
{
perror("setsockopt SO_RCVTIMEO");
exit(EXIT_FAILURE);
}
return 0;
}
int server_accept_client(int socket_fd)
{
struct sockaddr_in address;
int addrlen = sizeof(address);
int temp_fd = accept(socket_fd, (struct sockaddr *)&address,
(socklen_t*)&addrlen);
if (temp_fd < 0)
{
perror("accept");
exit(EXIT_FAILURE);
}
printf("Connection established with %s:%d\n",
inet_ntoa(address.sin_addr), ntohs(address.sin_port));
return temp_fd;
}
int server_receive_data(int socket_fd, char *message, ssize_t *size)
{
ssize_t bytes_received = recv(socket_fd, message, BUFFER_SIZE, 0);
if (bytes_received == -1)
{
if (errno == EAGAIN || errno == EWOULDBLOCK || errno == ETIMEDOUT)
{
printf("socket recv time out \r\n");
return 1;
}
else
{
perror("recv");
exit(EXIT_FAILURE);
}
}
*size = bytes_received;
return 0;
}
void server_send_data(int socket_fd, const char *message, ssize_t size)
{
if (send(socket_fd, message, size, 0) < 0)
{
perror("send");
exit(EXIT_FAILURE);
}
}
int server_check_tcp_connection(int socket_fd)
{
int error = 0;
socklen_t len = sizeof(error);
if (getsockopt(socket_fd, SOL_SOCKET, SO_ERROR, &error, &len) == 0)
{
if (error == 0)
{
return 1;
}
}
return 0;
}
int server_close_socket(int socket_fd)
{
close(socket_fd);
return 0;
}
- tcp_server.h
c
#ifndef __TCP_SERVER__
#define __TCP_SERVER__
#include <sys/socket.h>
#define PORT 8080
#define BUFFER_SIZE 1024
int server_init_socket(void);
int server_accept_client(int socket_fd);
int server_set_socket_timeout(int socket_fd, long milliseconds);
int server_receive_data(int socket_fd, char *message, ssize_t *size) ;
void server_send_data(int socket_fd, const char *message, ssize_t size);
int server_check_tcp_connection(int socket_fd);
int server_close_socket(int fd);
#endif
- main.c
c
#include <stdio.h>
#include "tcp_server.h"
int main(void)
{
int server_fd, client_fd;
char buffer[1024] = {0};
ssize_t size = 0;
server_fd = server_init_socket();
client_fd = server_accept_client(server_fd);
server_send_data(client_fd, "Hello Client!", 13);
server_receive_data(client_fd, buffer, &size);
printf("%s", buffer);
server_close_socket(client_fd);
server_close_socket(server_fd);
return 0;
}
- 通过交叉编译生成目标程序,拷贝到 Elfboard Linux 开发板上
板级验证
- 启动 Elfboard Linux 开发板作为服务端,查看 IP:
- 打开网络调试助手,配置协议类型为 TCP 客户端,设置服务端 IP、端口号:
- 运行服务端程序,等待客户端连接:
- 客户端点击连接:
- 服务端显示客户端已连接:
- 客户端收到服务端发送的消息:
- 客户端回复服务端消息:
- 服务端接收到客户端消息: