不同主机之间的网络通信学习

news2024/11/13 9:15:10

IPC 进程间通信方式


共享内存   //最高效的进程间通信方式 
                   
共享内存:
  1.是一块,内核预留的空间 
  2.最高效的通信方式 
   //避免了用户空间 到 内核空间的数据拷贝


   IPC通信方式 ---操作流程类似的 
操作:
         system v :  共享内存 

    IPC对象操作通用框架:
    0x  ftok
    key值 ==> 申请 ==》读写 ==》关闭 ==》卸载


    InterProcessCommunication  //IPC 


//step1 产生key值 


#include <sys/types.h>
       #include <sys/ipc.h>

       key_t ftok(const char *pathname, int proj_id);
       功能:
             将pathname 和 proj_id 转换为 key值 
       参数:
        @pathname  //给一个路径名 
        @proj_id   //工程id       eg: 'A'
       返回值
          成功 key值
          失败 -1     

//step2 通过key获取ipc对象 (共享内存)


shmget   //shared memory 


//1、申请对象:shmget()
    #include <sys/ipc.h>
    #include <sys/shm.h>
    ps aux|grep a.out
        shared memory get         IPC_CREAT|0666
    int shmget(key_t key, size_t size, int shmflg);
    功能:
         使用唯一键值key向内核提出共享内存使用申请
    参数:key   唯一键值
          size  要申请的共享内存大小
          shmflg 申请的共享内存访问权限,八进制表示
          如果是第一个申请,则用IPC_CREAT
          如果要检测是否存在,用IPC_EXCL
    返回值:
            成功 返回共享内存id,一般用shmid表示
            失败  -1;

            share memory attach

//step3 共享内存 绑定 


shmat 

    映射对象:shmat()
    void *shmat(int shmid, const void *shmaddr, int shmflg);
    功能:将指定shmid对应的共享内存映射到本地内存。
    参数:shmid 要映射的本地内存
          shmaddr 本地可用的地址,如果不确定则用NULL,表示
                  由系统自动分配。
          shmflg  
          0         ,  表示读写
          SHM_RDONLY, 只读
    返回值:
           成功 返回映射的地址,一般等于shmaddr
            失败 (void*)-1        

//step4 解除绑定(映射)

    撤销映射:shmdt
    int shmdt(const void *shmaddr);
    功能:将本地内存与共享内存断开映射关系。
    参数:shmaddr 要断开的映射地址。
    返回值:成功  0
            失败  -1;

          

//step4 销毁IPC对象 


        删除对象:shmctl
    int shmctl(int shmid, int cmd, struct shmid_ds *buf); //ctl = control 
    功能:
         修改共享内存属性,也可以删除指定的共享内存对象。
    参数:shmid 要删除的共享内存对象
          cmd 
               IPC_RMID 删除对象的宏
          buff  NULL 表示只删除对象。
    返回值:成功 0
            失败 -1  

实现网络通信


1.物理层面 有一个 信息通路  
 
2.软件层面(逻辑层面) 也需要 一个通路 
 
 
网络编程 


   
    Open System Interconnect  (OSI网络模型) ios
    (Open System Interconnection Reference Model,OSI/RM) OSI
    International Organization for Standardization  (IOS)
    Open System Interconnection Reference Model,OSI/RM

    osi七层模型 

    osi参考模型 
    1. 物理层 
       规定了物理层面的电气特性
       及相关机械特性 
       
       物理层面数据的传输 ---  一位一位二进制数据   //比特流 
    
    2. 数据链路层 
       规定了 传输数据的格式  //帧数据 
       //控制传输过程可靠 
    
    3. 网络层 (网际层)
       用于解决 网络 与 网络之间 数据传输  //数据包 
       
    4. 传输层 
       传输控制层,控制传输过程,保证数据完整和可靠 
    
    5. 会话层  
       处理一次会话过程 
    6. 表示层 
       规定了 传输数据的格式 和 方式  //加密 
    7. 应用层 
       就是直接获取要收发的数据    
 
    

    应用层 
    传输层 
    网络层 
    数据链路层 
    物理层 
    
    
    4层模型 
    应用层 
    传输层 
    网络层 
    网络接口层 
    每个层次中,都有自己的一套规范 --- 协议 

操作系统角度:


用户层            应用层  <---- 程序员 
-----------------[socket]----------------------
内核层               传输层         //这些层次 操作系统已经实现 
                  网络层         //tcp/ip 协议 栈  (网络协议栈)
                  数据链路层    
                  物理层 
                  

IP :用来标识网络中的一台主句 ---- 通过ip可以找到对应一台主机

      本质: 32位整型数值 
      表示方式 点分十进制 

      0~255
      192.168.1.149  
      
      
      ip地址的组成:
      网络号 + 主机号 
      网络号 ---表示所处的网络 
      主机号 ---表示能容纳的主机
端口号 :用来表示主机中某一个具体(进行网络通信)进程 
16位数值(unsigned short ) //0~65535 (65536个数)
       //标示一个进程
      TCP和 UDP 的端口号是独立的
  端口号:
    (1) 
       作用:唯一的标识一个进程
       每一个应用程序进程有一个端口号,
       通讯时区分数据包属于哪个应用程序进程

     (2) 分类
      
      端口号一般由IANA (Internet Assigned NumbersAuthority) 管理
   众所周知端口:
                  1~1023(1~255之间为众所周知端口,256~1023端口通常由UNIX系统占用)
                  知名端口号(已经分配给标准应用服务软件) 
                  如: 
                  http协议用到的端口号 80 
    已登记端口:  
                  1024~49151
                  注册端口号(非标准应用服务软件的软件可以申请的端口号范围)
    动态或私有端口://50000 以上的端口号 
                  49152~65535 动态分配的端口号(系统动态分配给应用程序使用的)

   (3) 长度
    2字节(16bit) 


ip+端口 =进程在网络的 地址        
网络编程:
   tcp / udp
TCP(即传输控制协议):是一种面向连接的传输层协议,它能提供高可靠性通信(即数
据无误、数据无丢失、数据无失序、数据无重复到达的通信)

* 适用情况:
1. 适合于对传输质量要求较高,以及传输大量数据
的通信。
2. 在需要可靠数据传输的场合,通常使用TCP协议
3. QQ等即时通讯软件的用户登录账户管理相关
的功能通常采用TCP协议

tcp协议特点:
1. 面向连接   //类似打电话通话之前 ,必须先打通 
2. 可靠传输   //保证数据准确可靠 (tcp协议机制 里面的功能 )
3. 面向字节流程

UDP(User Datagram Protocol)用户数据报协议,是不可靠的无连接的协议。
在数据发送前,因为不需要进行连接,所以可以进行高效率的数据传输。

* 适用情况:
1. 发送小尺寸数据(如对DNS服务器进行IP地址查询时)
2. 在接收到数据,给出应答较困难的网络中使用UDP。(如:无
线网络)
3. 适合于广播/组播式通信中。
4. MSN/QQ/Skype等即时通讯软件的点对点文本通讯以及音视频通
讯通常采用UDP协议
5. 流媒体、VOD、VoIP、IPTV等网络多媒体服务中通常采用UDP
方式进行实时数据传输

UDP特点:    //广播 
1.不可靠 
2.无连接 
3.数据报  
-----------------------------------------------------------------------------------
编程:
  编程模型 
     c/s    client server    客户端,服务器模型     --- 专用客户端 
     b/s    browser server   浏览器,服务器模型     --- 通用的客户端 
     p2p    peer to peer     点对点传输 
     
     

基于UDP c/s通信模型:
client ---客户端 --- 角色  --- 主动的角色  
socket    //1.一种特殊的文件 --- 专门用于网络通信(不同主机间的进程)
          //2.socket 编程接口  --- socket 函数 
          //提供了一个可以访问 操作系统 网络功能的接口 
          
sendto //发数据 
... 


server --- 服务器端 --角色 --- 被动的角色  
socket 
recvfrom    //接收数据 
...

//socket 

 int socket(int domain, int type, int protocol);
#include <sys/types.h>          /* See NOTES */
#include <sys/socket.h>

int socket(int domain, int type, int protocol);
功能:程序向内核提出创建一个基于内存的套接字描述符    
参数:   
      //domain --域 (范围) ---socket 用于什么范围的通信
      domain  地址族,PF_INET == AF_INET ==>互联网程序
                      PF_UNIX == AF_UNIX ==>单机程序
      type    套接字类型:
                SOCK_STREAM  流式套接字 ===》TCP   
              SOCK_DGRAM   用户数据报套接字===>UDP
              //SOCK_RAW     原始套接字  ===》IP
      protocol 协议 ==》0 表示自动适应应用层协议。

返回值:

        成功 返回申请的套接字文件描述符 
        失败  -1
        
      
    ssize_t sendto(    int sockfd,  //用于通信的socket对应的fd
                  const void *buf,  //表示要发送的数据所在的一块空间 
                       size_t len,  //表示发送的字节数 
                        int flags,  //0  --- 默认  
 const struct sockaddr *dest_addr,  //表示 要发送到的 地址 (网络地址 ip+端口号 ) 
                socklen_t addrlen   //表示dest_addr 这个参数的长度 
                );
      
      返回值:
          成功  发送出去的字节的数 
          失败  -1 
          
          
             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 IP */
           };

           /* Internet address. */
           struct in_addr {
               uint32_t       s_addr;     /* address in network byte order */
           };

 
          
         
          

    数字转换函数:
    #include <arpa/inet.h>
    1236234687
    主机转网络:
                uint32_t htonl(uint32_t hostlong);
    ipv4 192.168.0.1 1~65535
                uint16_t htons(uint16_t hostshort);
    网络转主机:host to net 
                net to host 
                uint32_t ntohl(uint32_t netlong);
                uint16_t ntohs(uint16_t netshort);


    htonl --- h(host) to n(network) l (long)  //32位的数据
       htons --- h(host) to n(network) s (short) //16位的数据 
    
    ntohl 
    ntohs --- n(network) to h(host)  s (short) 
    
    字符串转换函数:
    #include <sys/socket.h>
    #include <netinet/in.h>
    #include <arpa/inet.h>

    主机转网络:
    in_addr_t inet_addr(const char *cp);
    inet_addr("192.168.1.20");
    cli.sin_addr
    网络转主机:char *inet_ntoa(struct in_addr in); //a -- ascii 

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