进程间通信之信号灯 || 网络协议UDP/TCP || 三次握手四次挥手

news2025/1/23 12:56:53

在线程通信中由于数据段等内存空间的共用性，导致同时访问时资源竞争的问题，在线程中我们使用信号量的申请和释放，在防止资源竞争的产生。在进程间的通信中，有信号灯的概念。搭配共享内存实现进程同步。

有名信号量:
    1.创建
        semget
        int semget(key_t key, int nsems, int semflg);
        功能:
            创建一组信号量
        参数:
            key:IPC对象名
            nsems:信号量的个数
            semflg:IPC_CREAT
        返回值:
            成功返回信号量ID
            失败返回-1

    2.销毁
        semctl
        int semctl(int semid, int semnum, int cmd, ...);
        功能:
            向信号灯发送命令
        参数:
            semid:信号灯ID号
            semnum:具体操作信号量的编号
            cmd:
                IPC_RMID    删除信号灯
                SETVAL      设置信号量的值
        返回值:
            成功返回0
            失败返回-1

        初始化:
        union semun {
            int              val;    /* Value for SETVAL */
            struct semid_ds *buf;    /* Buffer for IPC_STAT, IPC_SET */
            unsigned short  *array;  /* Array for GETALL, SETALL */
            struct seminfo  *__buf;  /* Buffer for IPC_INFO
                                        (Linux-specific) */
        };

    3.申请信号量
    4.释放信号量
        semop
        int semop(int semid, struct sembuf *sops, size_t nsops);
        功能:
            对信号量完成操作
        参数:
            semid:信号灯的ID号
            sops:信号量操作的数组首地址
            nsops:数组元素个数
        返回值:
            成功返回0
            失败返回-1

         unsigned short sem_num;  /* semaphore number */        操作信号量的下标
         short          sem_op;   /* semaphore operation */     具体对信号量的操作（申请:-1  释放:+1）
         short          sem_flg;  /* operation flags */         SEM_UNDO

网络编程：

网络:
数据传输,数据共享

1.网络协议模型:
OSI协议模型
应用层实际发送的数据
表示层发送的数据是否加密
会话层是否建立会话连接
传输层数据传输的方式（数据报、流式）
网络层数据的路由(如何从一个局域网到达另一个局域网) IP地址
数据链路层局域网下如何通信
物理层物理介质的连接

TCP/IP协议模型
应用层传输的数据
传输层传输的方式
网络层数据如何从一台主机到达另一台主机
网络接口层物理介质的连接

应用层:
HTTP 超文本传输协议
HTTPS
FTP 文件传输协议
TFTP 简单文本传输协议
SMTP 邮件传输协议
MQTT
TELNET
..

传输层:
UDP 用户数据报协议
特点:
1.实现机制简单
2.资源开销小
3.不安全不可靠

TCP 传输控制协议
特点:
1.实现机制复杂
2.资源开销大
3.安全可靠

TCP可靠依赖于：三次握手四次挥手

三次握手：SYN-> <-ACK+SYN

ACK->

当客户端想和服务器建立传输的时候，会首先发送信息进行确认，服务器获得信息后，返回接受到信息，为了让服务器也了解到对方就收到，客户端也会发送一条信息最后返回给服务器。

四次挥手：断开连接：首先发送断开请求，SYN-> 客端收到信息后，返回ACK并等待数据传输完成。

完成之后发送< - SYN

主机返回 ACK-> 四次挥手结束。

关于子网掩码和网络位，主机位

网络层:
IPv4

IP地址:唯一标识网络中一台主机的标号
IP地址:网络位 + 主机位
子网掩码:用来标识IP地址的网络位和主机位
子网掩码是1的部分表示IP地址的网络位
子网掩码是0的部分表示IP地址的主机位
网段号:网络位不变,主机位全为0,表示网段号
广播地址:网络位不变,主机位全为1,表示广播地址

IP地址类型:
A类
1.0.0.0 - 126.255.255.255
子网掩码:255.0.0.0
管理超大规模网络
10.0.0.0 - 10.255.255.255

B类
128.0.0.0 - 191.255.255.255
子网掩码:255.255.0.0
管理大中规模型网络
172.16.0.0 - 172.31.255.255

C类
192.0.0.0 - 223.255.255.255
子网掩码:255.255.255.0
管理中小规模型网络
192.168.0.0 - 192.168.255.255

D类
224.0.0.0 - 239.0.0.0
用于组播

E类
240.0.0.0 - 255.255.255.255
用于实验

2.UDP编程
socket套接字编程:
1.发端:
socket
int socket(int domain, int type, int protocol);
功能:
创建一个用来通信的文件描述符
参数:
domain:使用的协议族 AF_INET (IPv4协议族)
type:套接字类型
SOCK_STREAM:流式套接字
SOCK_DGRAM:数据报套接字
SOCK_RAW:原始套接字
protocol:协议
默认为0
返回值:
成功返回文件描述符
失败返回-1

sendto
ssize_t sendto(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags,
const struct sockaddr *dest_addr, socklen_t addrlen);
功能:
利用套接字向指定地址发送数据信息
参数:
sockfd:套接字文件描述符
buf:发送数据空间首地址
len:发送数据的长度
flags:属性默认为0
dest_addr:目的地址信息存放的空间首地址
addrlen:目的地址的长度

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 */
};

返回值:
成功返回实际发送字节数
失败返回-1

inet_addr:
in_addr_t inet_addr(const char *cp);
功能：
将字符串IP地址转换为内存中的IP地址

htons
uint16_t htons(uint16_t hostshort);
功能:
将本地字节序转换为网络的大端字节序

close