嵌入式学习-网络-Day05

嵌入式学习-网络-Day05

1.网络超时检测

1.1应用场景

1.2设置超时检测

1）通过参数设置

2）setsockopt属性设置

3）定时器alarm设置

2.广播

2.1广播发送流程：

2.2广播接收流程：

3.组播

3.1组播发送流程

3.2组播接收流程

4.本地通信

1.网络超时检测

1.1应用场景

l超时检测的必要性

¡避免进程在没有数据时无限制地阻塞

¡实现某些特定协议要求，比如某些设备规定，发送请求数据后，如果多长时间后没有收到来自设备的回复，需要做出一些特殊处理

1.2设置超时检测

1）通过参数设置

select/poll

1.select
struct timeval tm={2,0};select(maxfd + 1, &tempfds, NULL, NULL, &tm);第五个参数：
 struct timeval {
     long    tv_sec;         /*秒*/
     long    tv_usec;        /*微秒*/};2.poll
 int poll(struct pollfd *fds, nfds_t nfds, int timeout);
   第三个参数：时间单位是毫秒 -1阻塞， 2000=2s
   ret = poll(event, num, 2000);//超时检测时间为2s

以鼠标键盘事件为例，添加超时检测

2）setsockopt属性设置

Linux中socket属性

功能：获得/设置套接字属性
原型：
       #include <sys/types.h>          /* See NOTES */
       #include <sys/socket.h>       int getsockopt(int sockfd, int level, int optname,
 void *optval, socklen_t *optlen);       int setsockopt(int sockfd, int level, int optname,
const void *optval, socklen_t optlen);参数：
	sockfd：套接字描述符 (指定要设置/获取哪个套接字的属性)
	level：协议层 (指定要控制的协议层次)
		SOL_SOCKET（应用层） 通用套接字选项;  
		IPPROTO_TCP（传输层）
		IPPROTO_IP（网络层） 
	optname：选项名(指定要控制的内容，指定控制方式)
--- SOL_SOCKET: man 7 socket -----        SO_REUSEADDR：允许端口快速重用            int*
		SO_BROADCAST     允许发送广播数据          int 
		SO_RCVBUF       接收缓冲区大小              int 
		SO_SNDBUF       发送缓冲区大小              int 
		SO_RCVTIMEO      接收超时                 struct timeval 
		SO_SNDTIMEO      发送超时                 struct timevalvoid *optval：根据optname不同，该类型不同;
    socklen_t optlen/socklen_t *optlen：真实的optval指针指向的内存空间的大小;
返回值：
    成功，返回0；
    失败，返回-1，更新errno;

设置超时检测操作

struct timeval {long    tv_sec;         /*秒*/long    tv_usec;        /*微秒*/};
//设置接收超时struct timeval tm={2,0};    setsockopt(acceptfd,SOL_SOCKET,SO_RCVTIMEO,&tm,sizeof(tm));//设置超时之后时间到打断接下来的阻塞在这个文件描述符的函数，直接错误返回补充：
//设置端口和地址重用
int optval=1;  
setsockopt(sockfd,SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,&optval,sizeof(optval));

设置连接、接收超时检测（基于循环服务器）

3）定时器alarm设置

alarm(5) 闹钟   定时器
//5秒之后会，会有一个信号产生(SIGALRM)
//功能：让SIGALRM在几秒钟内发送给进程，参数为0,取消报警;
//     再次调用alarm之前的alarm会被取消
//返回值：返回的是上一次闹钟的剩余时间，如果没有则返回0int sigaction(int signum, const struct sigaction *act,
                     struct sigaction *oldact);
 功能：对接收到的指定信号处理
	signum  信号		 
    struct sigaction 
    {
    void     (*sa_handler)(int); //信号处理函数
    void     (*sa_sigaction)(int, siginfo_t *, void *);  //信号处理函数
    sigset_t   sa_mask;
    int        sa_flags;      //信号属性; SA_RESTART自重启属性
#define SA_RESTART  0x10000000
    void     (*sa_restorer)(void);
   };     //设置信号属性
struct sigaction act;
sigaction(SIGALRM,NULL,&act);//获取原来的属性
act.sa_handler = handler;//修改属性
sigaction(SIGALRM,&act,NULL);//将修改的属性设置注：在recv前调用alarm函数
   alarm的 SIGALRM信号产生后会打断(终端)下面的系统调用recv;
   打断后相当于recv执行完毕。

2.广播

l前面介绍的数据包发送方式只有一个接受方，称为单播

l如果同时发给局域网中的所有主机，称为广播

l只有用户数据报(使用UDP协议)套接字才能广播

l一般被设计成局域网搜索协议

l广播地址

192.168.1.0（255.255.255.0）最大主机地址：192.168.1.255（广播地址）

发送到该地址的数据被所有同网段主机接收

2.1广播发送流程：

1.socket() 创建数据报套接字

2.setsockopt 缺省套接字不允许发送广播数据，需要设置属性

int on=1;
setsockopt(sockfd,SOL_SOCKET,SO_BROADCAST,&on,sizeof(on));

3.填充结构体

ip地址：广播地址

端口号：与接收端端口号保持一致

4.发送数据

send.c

#include <sys/types.h> /* See NOTES */
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <netinet/ip.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include<string.h>int main(int argc, char const *argv[])
{
    // 1.创建数据报套接字
    int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    if (sockfd < 0)
    {
        perror("sock err:");
        return -1;
    }
    // 2.修改属性，允许发送广播数据
    int on = 1;
    setsockopt(sockfd, SOL_SOCKET, SO_BROADCAST, &on, sizeof(on));    // 3.填充结构体
    struct sockaddr_in saddr;
    saddr.sin_family = AF_INET;
    saddr.sin_port = htons(atoi(argv[2]));
    saddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(argv[1]);    socklen_t len = sizeof(saddr);
    char buf[128] = {};
    // 4.
    while (1)
    {
        fgets(buf, sizeof(buf), stdin);
        if (buf[strlen(buf) - 1] == '\n')
            buf[strlen(buf) - 1] = '\0';
        if (!strncmp(buf, "quit", 4))
            break;
        sendto(sockfd, buf, 128, 0, (struct sockaddr *)&saddr, len);
        printf("send ok\n");
    }
    close(sockfd);
    return 0;
}

2.2广播接收流程：

  1. socket 创建数据报套接字
  2. 填充结构体 绑定ip和端口
  3. bind 端口和发送端端口号保持一致
  4. recvfrom

recv.c

#include <sys/types.h> /* See NOTES */
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <netinet/ip.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#define N 128
#include<string.h>
int main(int argc, char const *argv[])
{
    //1.创建数据报套接字
    int sockfd = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);
    if(sockfd < 0)
    {
        perror("sock err:");
        return -1;
    }
    //2.填充结构体
    struct sockaddr_in saddr,caddr;
    saddr.sin_family = AF_INET;
    saddr.sin_port = htons(atoi(argv[2]));
    saddr.sin_addr.s_addr=inet_addr(argv[1]);    socklen_t len = sizeof(saddr);    //3.绑定
    if(bind(sockfd,(struct sockaddr *)&saddr,len) < 0)
    {
        perror("bind err");
        return -1;
    }
    //4.接收
    while(1)
    {
        char buf[N]={};
        recvfrom(sockfd,buf,N,0,(struct sockaddr *)&caddr,&len);
        printf("ip:%s,port:%d,said:%s\n",inet_ntoa(caddr.sin_addr),ntohs(caddr.sin_port),buf);        // printf("buf:%s\n",buf);
    }    //5.关闭
    close(sockfd);
    return 0;
}

3.组播

  • 单播方式只能发给一个接收方。
  • 广播方式发给所有的主机。过多的广播会大量占用网络带宽，造成广播风暴，影响正常的通信。
  • 组播是一个人发送，加入到多播组的人接收数据。
  • 多播方式既可以发给多个主机，又能避免象广播那样带来过多的负载(每台主机要到传输层才能判断广播包是否要处理)

组播地址：

不分网络地址和主机地址，第1字节的前4位固定为1110

224.0.0.1 ~ 239.255.255.254

3.1组播发送流程

  1. 创建数据报套接字
  2. 接收方的地址设置为组播地址
  3. 指定端口信息
  4. 发送信息
#include <sys/types.h> /* See NOTES */
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <netinet/ip.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include<string.h>int main(int argc, char const *argv[])
{
    // 1.创建数据报套接字
    int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    if (sockfd < 0)
    {
        perror("sock err:");
        return -1;
    }    // 2.填充结构体
    struct sockaddr_in saddr;
    saddr.sin_family = AF_INET;
    saddr.sin_port = htons(atoi(argv[1]));
    saddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("224.10.10.1");    socklen_t len = sizeof(saddr);
    char buf[128] = {};    while (1)
    {
        fgets(buf, sizeof(buf), stdin);
        if (buf[strlen(buf) - 1] == '\n')
            buf[strlen(buf) - 1] = '\0';
        if (!strncmp(buf, "quit", 4))
            break;
        sendto(sockfd, buf, 128, 0, (struct sockaddr *)&saddr, len);
        printf("send ok\n");
    }
    close(sockfd);
    return 0;
}

3.2组播接收流程

  1. 创建数据报套接字
  2. 加入多播组 ，打开权限（setsockopt）
  3. 绑定ip地址和端口
  4. 等待接收
struct ip_mreq
{
	struct  in_addr  imr_multiaddr;   /* 指定多播组IP */
	struct  in_addr  imr_interface;   /* 本地网卡地址，通常指定为 INADDR_ANY--0.0.0.0*/};
}
struct ip_mreq mreq;
//bzero(&mreq, sizeof(mreq));
mreq.imr_multiaddr.s_addr = inet_addr("224.10.10.1");
mreq.imr_interface.s_addr = INADDR_ANY;
setsockopt(sockfd, IPPROTO_IP, IP_ADD_MEMBERSHIP, &mreq, sizeof(mreq));

#include <sys/types.h> /* See NOTES */
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <netinet/ip.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#define N 128
#include <string.h>
int main(int argc, char const *argv[])
{
    // 1.创建数据报套接字
    int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    if (sockfd < 0)
    {
        perror("sock err:");
        return -1;
    }
    // 2.加入多播组
    struct ip_mreq mreq;
    // bzero(&mreq, sizeof(mreq));
    mreq.imr_multiaddr.s_addr = inet_addr("224.10.10.1");
    mreq.imr_interface.s_addr = INADDR_ANY;
    setsockopt(sockfd, IPPROTO_IP, IP_ADD_MEMBERSHIP, &mreq, sizeof(mreq));    // 3.填充结构体
    struct sockaddr_in saddr, caddr;
    saddr.sin_family = AF_INET;
    saddr.sin_port = htons(atoi(argv[1]));
    saddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("224.10.10.1");    socklen_t len = sizeof(saddr);    // 3.绑定
    if (bind(sockfd, (struct sockaddr *)&saddr, len) < 0)
    {
        perror("bind err");
        return -1;
    }
    printf("bind success\n");
    // 4.接收
    while (1)
    {
        char buf[N] = {};
        recvfrom(sockfd, buf, N, 0, (struct sockaddr *)&caddr, &len);
        printf("ip:%s,port:%d,said:%s\n", inet_ntoa(caddr.sin_addr), ntohs(caddr.sin_port), buf);        // printf("buf:%s\n",buf);
    }    // 5.关闭
    close(sockfd);
    return 0;
}

4.本地通信

#include <sys/socket.h>
#include <sys/un.h>unix_socket = socket(AF_UNIX, type, 0);struct sockaddr_un {
   sa_family_t sun_family;               /* AF_UNIX */
   char        sun_path[UNIX_PATH_MAX];  /* 本地路径 */
};struct sockaddr_un myaddr;
bzero(&myaddr,  sizeof(myaddr));
myaddr.sun_family = AF_UNIX; 
strcpy(myaddr.sun_path,  "mysocket");  //可以指定路径

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