Socket编程深入
通过Socket封装和TCP优化，使得代码可以应对许多突发情况，同时可以丰富了代码的提示功能，更加便于调试和使用
socket封装
#include "socket_wrap.h"
#include "FreeRTOS.h"
#include "task.h"
/**
* @brief 创建套接字
* @param domain: 协议域
* @param type: 协议类型
* @param protocol: 协议版本
* @retval int: 0
*/
int Socket(int domain, int type, int protocol)
{
int fd;
fd = socket(domain, type, protocol);
//当返回值为-1的时候，基本是lwip的内存不够
if(fd < 0){
printf("create socket error\r\n");
//当调用删除任务，就会切换上下文，CPU执行其他任务
vTaskDelete(NULL);
}
return fd;
}
/**
* @brief 绑定套接字
* @param sockfd: 文件描述符
* @param addr: 绑定的地址信息
* @param addrlen: 地址结构体长度
* @retval int: 0
*/
int Bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen)
{
int ret;
ret = bind(sockfd, addr, addrlen);
if(ret < 0){
printf("bind socket error\r\n");
//当调用删除任务，就会切换上下文，CPU执行其他任务
vTaskDelete(NULL);
}
return ret;
}
/**
* @brief 监听套接字
* @param sockfd: 要监听的文件描述符
* @param backlog: 监听队列的大小
* @retval int: 0
*/
int Listen(int sockfd, int backlog)
{
int ret;
ret = listen(sockfd, backlog);
if(ret < 0){
printf("listen socket error\r\n");
//当调用删除任务，就会切换上下文，CPU执行其他任务
vTaskDelete(NULL);
}
return ret;
}
/**
* @brief 等待客户端建立好连接
* @param sockfd: 文件描述符
* @param addr: 绑定的地址信息
* @param addrlen: 地址结构体长度---指针
* @retval int: 0
*/
int Accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen){
int fd;
again:
//accept 是阻塞函数，只有客户端连接成功后，才会返回，或者错误返回
fd = accept(sockfd, addr, addrlen);
//客戶端连接错误
if(fd < 0){
printf("accept socket error\r\n");
goto again;
}
return fd;
}
/**
* @brief 向目标服务器建立连接
* @param sockfd: 文件描述符
* @param addr: 绑定的地址信息
* @param addrlen: 地址结构体长度---指针
* @retval int: 正确：0，错误小于0
*/
int Connect(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen)
{
int ret;
ret = connect(sockfd, addr, addrlen);
if(ret < 0){
printf("connect socket error\r\n");
//先关闭当前的socket，其实内部是删除这个socket的内存块
close(sockfd);
}
return ret;
}
/**
* @brief 向套接字发送数据
* @param fd: 文件描述符
* @param buf: 要发送的缓冲区
* @param nbytes: 发送数据的大小，单位为字节
* @retval int: 正确：返回已经发生的数据长度，错误小于0
*/
int Write(int fd,const void *buf,size_t nbytes)
{
int ret;
ret = write(fd, buf, nbytes);
//基本上是socket错误了，比如对方socket关闭了
if(ret < 0){
printf("Write socket error\r\n");
//先关闭当前的socket，其实内部是删除这个socket的内存块
close(fd);
}
return ret;
}
/**
* @brief 从套接字读取数据
* @param fd: 文件描述符
* @param buf: 要接收的缓冲区
* @param nbytes: 接收数据的大小，单位为字节
* @retval int: 正确：返回已经接收的数据长度，错误小于0,socket关闭等于0
*/
int Read(int fd,void *buf,size_t nbyte)
{
int ret;
ret = read(fd, buf, nbyte);
if(ret == 0){
printf("read socket is close\r\n");
close(fd);
}else if(ret < 0){
printf("read socket error\r\n");
close(fd);
}
return ret;
}
/**
* @brief 发送数据到指定地址
* @param sockfd: 文件描述符
* @param msg: 要发送的缓冲区
* @param len: 要发送大小
* @param flags: 标志 默认传0
* @param to: 发送的地址信息
* @param tolen: 地址结构体长度
* @retval int: 正确：返回已经发送的数据长度，错误小于0
*/
int Sendto(int sockfd, const void *msg, int len, unsigned int flags, const struct sockaddr *to, int tolen)
{
int ret;
again:
ret = sendto(sockfd, msg, len, flags, to, tolen);
if(ret < 0){
printf("sendto socket error\r\n");
goto again;
}
return ret;
}
/**
* @brief 从socket接收数据
* @param sockfd: 文件描述符
* @param buf: 要接收的缓冲区
* @param len: 接收缓冲区的大小
* @param flags: 标志 默认传0
* @param from: 接收到的地址信息
* @param fromlen: 地址结构体大小
* @retval int: 正确：返回已经发送的数据长度，错误小于0
*/
int Recvfrom(int sockfd, void *buf, int len, unsigned int flags, struct sockaddr *from, socklen_t *fromlen)
{
int ret;
again:
ret = recvfrom(sockfd, buf, len, flags, from, fromlen);
if(ret < 0){
printf("recvfrom socket error\r\n");
goto again;
}
return ret;
}
TCP Server优化
#include "socket_tcp_server.h"
#include "socket_wrap.h"
#include "ctype.h"
char ReadBuff[BUFF_SIZE];
/**
* @brief TCP 服务器任务
* @param None
* @retval None
*/
void vTcpServerTask(void){
int sfd, cfd, n, i;
struct sockaddr_in server_addr, client_addr;
socklen_t client_addr_len;
//创建socket
sfd = Socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
server_addr.sin_family = AF_INET;
server_addr.sin_port = htons(SERVER_PORT);
server_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
//绑定socket
Bind(sfd, (struct sockaddr *)&server_addr, sizeof(server_addr));
//监听socket
Listen(sfd, 5);
//等待客户端连接
client_addr_len = sizeof(client_addr);
again:
cfd = Accept(sfd, (struct sockaddr *)&client_addr, &client_addr_len);
printf("client is connect cfd = %d\r\n",cfd);
while(1){
//等待客户端发送数据
n = Read(cfd, ReadBuff, BUFF_SIZE);
if(n <= 0){
goto again;
}
//进行大小写转换
for(i = 0; i < n; i++){
ReadBuff[i] = toupper(ReadBuff[i]);
}
//写回客户端
n = Write(cfd, ReadBuff, n);
if(n < 0){
goto again;
}
}
}
TCP Client优化
#include "socket_tcp_server.h"
#include "socket_tcp_client.h"
#include "socket_wrap.h"
#include "ctype.h"
#include "FreeRTOS.h"
#include "task.h"
static char ReadBuff[BUFF_SIZE];
void vTcpClientTask(void)
{
int cfd, n, i, ret;
struct sockaddr_in server_addr;
again:
//创建socket
cfd = Socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
server_addr.sin_family = AF_INET;
server_addr.sin_port = htons(SERVER_PORT);
server_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(SERVER_IP);
//连接到服务器
//connect 其实是一个阻塞接口，内部要完成TCP的三次握手，当然有超时机制，所以我们需要等一段时间，才能重新连接到服务器
ret = Connect(cfd, (struct sockaddr*)&server_addr, sizeof(server_addr));
if(ret < 0){
//100ms去连接一次服务器
vTaskDelay(100);
goto again;
}
printf("server is connect ok\r\n");
while(1){
//等待服务器发送数据
n = Read(cfd, ReadBuff, BUFF_SIZE);
if(n <= 0){
goto again;
}
//进行大小写转换
for(i = 0; i < n; i++){
ReadBuff[i] = toupper(ReadBuff[i]);
}
//写回服务器
n = Write(cfd, ReadBuff, n);
if(n <= 0){
goto again;
}
}
}
UDP 编程模型
UDP C/S模型
UDP API
socket
int socket(int domain, int type, int protocol);
domain:
AF_INET 这是大多数用来产生socket的协议，使用TCP或UDP来传输，用IPv4的地址
AF_INET6 与上面类似，不过是来用IPv6的地址
AF_UNIX 本地协议，使用在Unix和Linux系统上，一般都是当客户端和服务器在同一台及其上的时候使用
type:
SOCK_STREAM 这个协议是按照顺序的、可靠的、数据完整的基于字节流的连接。这是一个使用最多的socket类型，这个socket是使用TCP来进行传输。
SOCK_DGRAM 这个协议是无连接的、固定长度的传输调用。该协议是不可靠的，使用UDP来进行它的连接。
SOCK_SEQPACKET该协议是双线路的、可靠的连接，发送固定长度的数据包进行传输。必须把这个包完整的接受才能进行读取。
SOCK_RAW socket类型提供单一的网络访问，这个socket类型使用ICMP公共协议。（ping、traceroute使用该协议）
SOCK_RDM 这个类型是很少使用的，在大部分的操作系统上没有实现，它是提供给数据链路层使用，不保证数据包的顺序
protocol:
传0 表示使用默认协议。
返回值：
成功：返回指向新创建的socket的文件描述符，失败：返回-1，设置errno
sendto
int sendto（int sockfd， const void *msg，int len, unsigned int flags， const struct sockaddr *to， int tolen）；
to: 表示目地机的IP地址和端口号信息，
tolen: 常常被赋值为sizeof（struct sockaddr）。
sendto 函数也返回实际发送的数据字节长度或在出现发送错误时返回－1。recvfrom
int recvfrom（int sockfd，void *buf，int len，unsigned int flags，struct sockaddr *from，int *fromlen）；
from：是一个struct sockaddr类型的变量，该变量保存源机的IP地址及端口号。
fromlen: 常置为sizeof （struct sockaddr）。
当recvfrom（）返回时，fromlen包含实际存入from中的数据字节数。recvfrom（）函数返回接收到的字节数或当出现错误时返回－1，并置相应的errno。UDP Server端实现
#include "socket_udp_server.h"
#include "socket_tcp_server.h"
#include "socket_wrap.h"
#include "ctype.h"
static char ReadBuff[BUFF_SIZE];
/**
* @brief udp 服务器任务
* @param None
* @retval None
*/
void vUdpServerTask(void){
int sfd, n, i;
struct sockaddr_in server_addr, client_addr;
socklen_t client_addr_len;
//创建socket udp通信
sfd = Socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
server_addr.sin_family = AF_INET;
server_addr.sin_port = htons(SERVER_PORT);
server_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
//绑定socket
Bind(sfd, (struct sockaddr *)&server_addr, sizeof(server_addr));
client_addr_len = sizeof(client_addr);
while(1){
//等待客户端发送数据
n = Recvfrom(sfd, ReadBuff, BUFF_SIZE, 0, (struct sockaddr *)&client_addr, &client_addr_len);
//进行大小写转换
for(i = 0; i < n; i++){
ReadBuff[i] = toupper(ReadBuff[i]);
}
//写回客户端
Sendto(sfd, ReadBuff, BUFF_SIZE, 0, (struct sockaddr *)&client_addr, client_addr_len);
}
}