C语言--day30

消息队列

System V提供的IPC对象，用于进程间通信
可以发送指定消息类型的消息，可用于设置消息的优先级

查看IPC对象的命令：
ipcs -a 查询共享内存，信号量集，消息队列
ipcrm -s 删除信号量集
-m 删除共享内存
-q 删除消息队列
ipcrm -m shmid
ipcrm -M shmkey
ipcrm -q msgid
ipcrm -Q msgkey

获取IPC对象key值：ftok( )

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key_t ftok(const char *pathname, int proj_id);
功能：获取IPC对象的key值
参数：
	pathname：路径名
	proj_id：工程id
返回值：
	成功：key值
	失败：-1

创建消息队列：msgget( )

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 int msgget(key_t key, int msgflg);
功能:创建消息队列并获得一个消息队列的id
参数：
	key：IPC对象key值
	msgflg：操作方式 ：IPC_CREAT | 0664
返回值：
	成功：id
	失败：-1

发送消息：msgsnd()

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int msgsnd(int msqid, const void *msgp, size_t msgsz, int msgflg);
功能：向消息队列发送消息
参数：
	msqid：消息队列id
	msgp：发送的消息体
	msgsz：消息体中的正文大小
	msgflg：0 默认方式发送
成功：
	成功：0
	失败：-1
	
           struct msgbuf {
               long mtype;       /* message type, must be > 0 */
               char mtext[1];    /* message data */
           };

接收消息：msgrcv()

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ssize_t msgrcv(int msqid, void *msgp, size_t msgsz, long msgtyp,int msgflg);
功能：从消息队列接收消息
参数：	
	msqid：消息队列id
	msgp：存放消息体的空间地址
	msgsz：消息体正文大小
	msgtyp：接收的消息类型
		0 ：按顺序收
		>0 : mtype 接收指定mtype的消息
		<0 :接收<=|mtype |的消息:-100： <=100
	msgflg：0 默认方式接收
返回值：
	成功：返回实际收到的消息体正文的大小
	失败：-1

删除消息队列：msgctl()

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int msgctl(int msqid, int cmd, struct msqid_ds *buf);
功能：对消息队列执行操作
参数：
	msqid：消息队列id
	cmd：
		IPC_STAT :获取状态
		IPC_SET:设置状态
		IPC_RMID：删除
	buf ：
		删除：NULL
返回值
	成功：0
	失败：-1

共享内存

进程间效率最高的通信方式
原因：使用内存映射技术，减少了读写数据时反复数据拷贝带来的时间消耗

创建共享内存：shmget

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int shmget(key_t key, size_t size, int shmflg);
功能：创建共享内存并获得共享内存的id
参数：
	key：IPC对象的key值
	size：创建的共享内存的大小，向上取整到PAGE_SIZE（4096）整数倍
	shmflg： 创建方式
		IPC_CREAT | 0664
返回值：
	成功：共享内存的id
	失败：-1

建立内存映射shmat

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void *shmat(int shmid, const void *shmaddr, int shmflg);
功能：建立共享内存和用户进程空间的映射
参数：
	shmid：共享内存id
	shmaddr：映射的用户空间首地址
		NULL：由操作系统自己分配用户空间
	shmflg：对共享内存的读写可执行权限
		SHM_EXEC： 可执行权限
		SHM_RDONLY：只读权限
		!SHM_RDONLY : 读写权限

解除内存映射shmdt

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int shmdt(const void *shmaddr);
功能：解除共享内存和用户空间的映射关系
参数：
	shmaddr：用户空间首地址
返回值：
	成功：0
	失败：-1

删除共享内存shmctl

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int shmctl(int shmid, int cmd, struct shmid_ds *buf);
功能：操作共享内存
参数：
	shmid：共享内存的id
	cmd：
		IPC_STAT :获取状态
		IPC_SET:设置状态
		IPC_RMID：删除
	buf ：删除NULL
返回值：
	成功：0
	失败：-1

信号量集

信号量数组
信号量集：实现进程间同步

Linux网络编程

网络：不同主机，进程间通信

网络基础

OSI七层模型

OSI模型: open system interconnect 理论模型 1977 国际标准化组织各种不同体系结构的计算机能在世界范围内互联成网

应用层:要传输的数据信息，如文件传输，电子邮件等
表示层:数据加密，解密操作，压缩，解压缩
会话层:建立数据传输通道
传输层:传输的方式 UDP TCP 端口号
网络层:实现数据路由路由器 ip
数据链路层:封装成帧，点对点通信（局域网内通信），差错检测交换机 ARP
物理层:定义物理设备标准，比如网线，光纤等传输介质比特流 bit 0 1

TCP/IP模型

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    4层模型
    应用层（应用层、表示层、会话层）：
              HTTP：超文本传输协议
              HTTPS：超文本传输协议（加密）
              FTP ：文件传输协议
              TFTP：简单文件传输协议
              MQTT：消息队列遥测传输协议（物联网）
              自定义协议
    传输层：
              UDP：用户数据报协议
              TCP：传输控制协议
    网络层：
             IP协议
             IPv4/IPv6
    网络接口层（数据链路层、物理层）：
             ARP:地址解析协议（IP地址转MAC地址）
             RARP：逆地址解析协议（MAC地址转IP地址）

    5层模型
    应用层（应用层、表示层、会话层）：
    传输层：
    网络层：
    数据链路层：
    物理层：

IP协议

IP地址

192.168.0.103 --->点分十进制 ---->>人看
IPv4 --->>32位保存的IP地址 11000000 10101000 00000000 01100111
IPv6 --->>128位保存IP地址 -->解决IP地址不够用的问题
192.168.0.103 网络位+主机位
子网掩码：255.255.255.0 1111 1111 1111 1111 1111 1111 0000 0000
网络位（网段）：表示当前主机所在的网段。子网掩码为1的位为网络位
主机位：是当前网段的第几台主机。子网掩码为0的位为主机位
网段号：192.168.0

几个特殊的IP地址：

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 	网段号:
 			IP地址网络位不变,主机位全为0,则为该IP地址的网段号
 			192.168.1.3
 			255.255.0.0
 			192.168.0.0
 			位于
 			192.168.1.0 网段内(网段内的IP能直接通信)
 	广播号:
 		192.168.0.255
 	    192.168.1.255
 		IP地址网络位不变,主机位全为1,则为该IP地址的广播号
 		192.168.1.3
 		255.255.255.0
 		广播号:
 		192.168.1.255(向广播号发送信息,所有局域网内IP都能收到此信息)
 		
 		feiQ VNC
 		192.168.1.255
 	网关地址：
 	    192.168.1.1

IP地址的划分：

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     (1)A类地址: 
            范围:1.0.0.0 - 126.255.255.255 
            子网掩码:255.0.0.0 126*2^24
            用于管理大规模网络 
            私有IP地址:10.0.0.0 - 10.255.255.255    
    (2)B类地址:
 			范围:128.0.0.0 - 191.255.255.255
 			子网掩码:255.255.0.0         2^16
 			管理大中规模网络
 			
 			私有IP地址:172.16.0.0 - 172.31.255.255
 		
 	(3)C类地址:
 			范围:192.0.0.0 - 223.255.255.255
 			子网掩码:255.255.255.0        2^8
 			管理中小规模网络
 			
 			私有IP地址:192.168.0.0 - 192.168.255.255
 			
 	(4)D类地址:
 			224.0.0.0 - 239.255.255.255
 			组播和广播使用
 			
 	(5)E类地址:
 			240.0.0.0 - 255.255.255.254
 			用来进行实验
 
 	公有IP：由电信公司直接分配，并需要付费的IP地址， 可以直接访问internet
 	私有IP：不能直接访问internet的ip地址
    127.0.0.0   回环地址

端口号

定义：区分同意主机上的不同网络进程

16位的数值 0-65535 分类：

任何TCP/IP实现所提供的服务都用1-1023之间的端口号。 http ： 80、8080 FTP： 20/21 TFPT: 69 HTTPS: 443 MQTT ：1883
端口号从1024-49151是被注册的端口号，被IANA指定为特殊服务使用
从49152-65535是动态或私有端口号

网络协议栈

网络配置

ifconfig ：查看Linux下主机的IP地址相关信息
ping IP地址/域名：检查当前主机和目标主机是否网络联通

配置过程

虚拟机-->>设置-->>网络适配器--->>桥接模式
编辑-->>虚拟网络编辑器-->>更改设置-->>VMnet0设置为桥接模式-->>桥接到Windows正在上网的网卡-->>应用---->>确定
修改配置文件 sudo vim /etc/network/interfaces
重启网络服务 sudo /etc/init.d/networking restart

UDP协议

传输层协议：

UDP（user datagram protocol）：用户数据报协议

C/S和B/S模型

网络编程模型： C/S：Client/Server 客户端/服务器

客户端是一个专用客户端
客户端和服务端程序都需实现
客户端和服务端都可以保存资源

B/S: Browser/Server 浏览器/服务器

客户端是一个通用的客户端，只需要维护服务端
一般都是用HTTP协议
主要资源都在服务端

UDP的特点

面向数据包
不需要建立连接
尽最大可能交付，不安全不可靠
UDP机制简单，实时性高，效率高

UDP编程

套接字：系统为应用层提供的网络通信端口,本质是文件描述符
创建套接字：socket

int socket(int domain, int type, int protocol)

功能：创建一个套接字
参数：
domain：使用的协议族
AF_INET: IPv4
AF_INET6：IPv6
type：传输方式
SOCK_STREAM ：TCP
SOCK_DGRAM：UDP
protocol: 0 默认协议方式
返回值：
成功：文件描述符
失败：-1

发送数据包sendto

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

功能：发送UDP的数据包
参数：
sockfd：套接字
buf：发送数据的首地址
len：发送的字节数
flags：0 默认方式发送
dest_addr：接收方（服务端）的地址信息的指针
addrlen：接收方地址的大小
返回值：
成功：实际发送的字节数
失败：-1

cs 复制代码

struct sockaddr_in {
        sa_family_t sin_family; /* address family: AF_INET */
        in_port_t sin_port; /* port in network byte order */
        struct in_addr sin_addr; /* internet address */
};
/* Internet address. */
struct in_addr 
{
    uint32_t s_addr; /* address in network byte order */
};

主机字节序转网络字节序short类型：htons

cs 复制代码

主机字节序：小端 host
网络字节序：大端 network

uint32_t htonl(uint32_t hostlong); 主机转网络
uint16_t htons(uint16_t hostshort); 主机转网络
uint32_t ntohl(uint32_t netlong); 网络转主机
uint16_t ntohs(uint16_t netshort); 网络转主机

h:host
n:net
l:long
s:short

将字符串IP地址转成整形ip地址：inet_addr

cs 复制代码

in_addr_t inet_addr(const char *cp);
    功能:将字符串IP地址转换成二进制IP地址形式
char *inet_ntoa(struct in_addr in);
    功能：将二进制ip转换成字符串

绑定地址信息：bind

int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr,socklen_t addrlen)

功能：绑定套接字和主机的IP、端口号
参数：
sockfd：套接字
addr：当前主机的地址信息的变量指针
addrlen：地址变量的大小
返回值：
成功：0
失败：-1

接收UDP数据recvfrom

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

功能：从UDP套接字接收数据
参数：
sockfd：套接字
buf：存储数据的空间首地址
len：希望接收到的数据长度
flags：0 默认方式
src_addr：保存发送方地址的变量指针
addrlen：保存地址的变量大小的指针
返回值：
成功：返回实际收到的字节数
失败：-1

UDP头部

|-----------|------------|
| 源端口号（2字节） | 目标端口号（2字节） |
| 长度（2字节） | 校验和（2字节） |

wireshark抓包工具

作用：抓取当前主机经过网卡的网络数据，从而分析和追踪网络问题
安装：sudo apt-get install wireshark

抓包流程：

sudo wireshark

选择要抓的网卡---》any
选择过滤条件并触发：比如：udp.port == 50000
进行一次网络通信

TCP协议

TCP：传输控制协议（流式套接字），传输层

TCP特点

面向数据流
面向连接
安全可靠的传输协议
TCP机制复杂

TCP机制

三次握手：TCP建立连接的时候需经过三次握手，确保通讯双方都已经准备就绪

四次挥手：断开连接，确保通信双方在断开连接前都已经收发数据结束可以由客户端发起，也可以由服务端发起

TCP编程

建立连接connect

int connect(int sockfd, const struct sockaddr *addr,socklen_t addrlen)

功能：请求建立连接
参数：
sockfd：建立连接的套接字
addr：服务端的地址信息
addrlen：服务端地址大小
返回值：
成功：0
失败：-1

监听：listen

int listen(int sockfd, int backlog)

功能：监听三次握手
参数：
sockfd：监听套接字
backlog：允许同时监听的客户端的最大个数
返回值：
成功：0
失败：-1

接收客户端：accept

int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen)

功能：接收完成三次握手的客户端
参数：
sockfd：监听套接字
addr：保存接收到的客户端的地址
addrlen：地址信息大小的指针
返回值：
成功：通讯套接字
失败：-1

接收数据recv

ssize_t recv(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags)

功能：接收套接字上的数据
参数：
sockfd：套接字
buff：存放接收到的数据
len：期望读到的字节数
flags：标志：0 默认方式
返回值：
成功：实际收到的字节数
失败：-1
对方关闭套接字：0

消息队列

共享内存

信号量集

Linux网络编程

网络基础

OSI七层模型

TCP/IP模型

IP协议

IP地址

几个特殊的IP地址：

IP地址的划分：

端口号

16位的数值 0-65535 分类：

网络协议栈

网络配置

配置过程

UDP协议

传输层协议：

UDP（user datagram protocol） ：用户数据报协议

UDP的特点

UDP编程

主机字节序转网络字节序short类型：htons

将字符串IP地址转成整形ip地址：inet_addr

绑定地址信息：bind

接收UDP数据recvfrom

UDP头部

wireshark抓包工具

抓包流程：

sudo wireshark

TCP协议

TCP特点

TCP机制

TCP编程

建立连接connect

监听：listen

接收客户端：accept

接收数据recv

UDP（user datagram protocol）：用户数据报协议