socket programming

socket 本質上是一種 IPC (Inter-Process Communication) 的技術，用於兩個或多個 process 進行資料交換或者通訊。

在網路領域，socket 著重的不是同一台主機間 process 的通訊，而是不同主機執行的 process 互相交換資料的通訊。

我們在寫 socket programming 的時候會使用 os 提供的 API，來避免重複造輪子，今天的筆記會簡單介紹一下 linux 提供的 socket API，並用兩個簡單的範例介紹如何用 tcp 跟 udp 協定透過 socket 傳輸資料。

本文章所使用的環境

• kernel: 5.11.0-37-generic
• gcc version: gcc (Ubuntu 9.3.0-17ubuntu1~20.04) 9.3.0
• GNU Make: 4.2.1

在寫 socket 相關的程式的時候，需要先

#include <arpa/inet.h>  // sockaddr 相關
#include <sys/socket.h>

socket

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

domain

定義要建立哪一種類型的 socket，常用的有以下幾種類型

• AF_UNIX, AF_LOCAL: 用於本機間 process 的溝通
• AF_INET, AF_INET6
  • AF_INET: IPv4 協定
  • AF_INET6: IPv6 協定

詳細的選項可以參考 socket 的 man page

type

socket 傳輸資料的手段(communication semantics)

• SOCK_STREAM: 對應到 tcp 協定
• SOCK_DGRAM: 對應到 udp 協定

protocol

設定通訊協定的號碼，通常在寫的時候會填入 0，kernel 會根據上面的兩個參數自動選擇合適的協定。

• protocol man page

/etc/protocols 可以看到 linux 底下支援的協定

Return Value

成功建立 socket 之後，此函式會返回該 socket 的檔案描述符(socket file descriptor)，在之後的操作可以透過這個回傳值來操作我們建立的 socket。 如果建立失敗則會回傳 -1(INVALID_SOCKET)

檔案描述符是什麼?

參考資料

• Everything is a file
• Linux 的 file descriptor 筆記 FD 真的好重要
• Linux 下 socket 通訊所用的 sockfd 怎麼來的

建立 socket example

#include <stdio.h>
#include <sys/socket.h>

int main() {
    // AF_INET = IPv4
    // SOCK_DGRAM = UDP
    int socket_fd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    
    // 檢查是否建立成功
    if (socket_fd < 0) {
        printf("Fail to create a socket.");
    }
    
    // 根據 socker_fd 關閉剛剛創立的 socket
    close(socket_fd);
    return 0;
}

在 github 參考完整專案