socket programming

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

在網路領域，socket 著重的是不同主機上的 process 之間如何互相傳遞資料，而不只是同一台機器上的 IPC。

這篇筆記會簡單介紹 Linux 提供的 socket API，並用兩個範例說明如何分別透過 TCP 和 UDP 協定傳輸資料。

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

寫 socket 相關的程式時，需要先引入：

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

socket

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

domain

定義要建立哪種類型的 socket，常用的有：

• AF_UNIX, AF_LOCAL：用於同一台主機上 process 之間的溝通
• AF_INET：IPv4 協定
• AF_INET6：IPv6 協定

詳細選項可以參考 socket man page。

type

socket 傳輸資料的方式（communication semantics）：

• SOCK_STREAM：對應 TCP 協定
• SOCK_DGRAM：對應 UDP 協定

protocol

通訊協定的號碼，通常填 0，kernel 會根據前兩個參數自動選擇合適的協定。

/etc/protocols 中可以看到 Linux 支援的所有協定，詳細說明請參考 protocol man page。

Return Value

建立成功後會回傳該 socket 的檔案描述符（socket file descriptor），後續所有操作都透過這個值進行。若建立失敗則回傳 -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;
}

完整專案請參考 GitHub。