Linux程式设计- 4.socket
UNIX Socket Programming基本上是一本书名。Socket programming其实需要相当程度的基础，我不想在这包山包海地，如果您需要彻底研究，可以买这本书来看。在此我想提供一些简单的Server/Client两端的简单写法，让你有个起点，做为进一步研究的基础。很多涉及较复杂的内容的，我在这便不详细说明，您可以照本宣科，照抄着用，稍微熟悉时，再细细研究。
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Client
int sock_connect(char *domain,int port)
{
int white_sock;
struct hostent * site;
struct sockaddr_in me;
site = gethostbyname(domain);
if (site==NULL) return -2;
white_sock = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
if (white_sock<0) return -1;
memset(&me,0,sizeof(struct sockaddr_in));
memcpy(&me.sin_addr,site->h_addr_list[0],site->h_length);
me.sin_family = AF_INET;
me.sin_port = htons(port);
return (connect(white_sock,(struct sockaddr *)&me,sizeof(struct sockaddr))<0) ? -1 : white_sock;
}
要由Client向伺服器端要求连线的步骤，首先您必须要找出对方的位址，可利用:
gethostbyname()
接下来要建立起一个socket，然後用这个socket来建立连线。
接下来我们利用这个简单的socket程式来写一个读取WWW网页的简单浏览器(看html source)。
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
int htconnect(char *domain,int port)
{
int white_sock;
struct hostent * site;
struct sockaddr_in me;
site = gethostbyname(domain);
if (site==NULL) return -2;
white_sock = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
if (white_sock<0) return -1;
memset(&me,0,sizeof(struct sockaddr_in));
memcpy(&me.sin_addr,site->h_addr_list[0],site->h_length);
me.sin_family = AF_INET;
me.sin_port = htons(port);
return (connect(white_sock,(struct sockaddr *)&me,sizeof(struct sockaddr))<0) ? -1 : white_sock;
}
int htsend(int sock,char *fmt,...)
{
char BUF[1024];
va_list argptr;
va_start(argptr,fmt);
vsprintf(BUF,fmt,argptr);
va_end(argptr);
return send(sock,BUF,strlen(BUF),0);
}
void main(int argc,char **argv)
{
int black_sock;
char bugs_bunny[3];
if (argc<2) return;
black_sock = htconnect(argv[1],80);
if (black_sock<0) return;
htsend(black_sock,"GET / HTTP/1.0%c",10);
htsend(black_sock,"Host: %s%c",argv[1],10);
htsend(black_sock,"%c",10);
while (read(black_sock,bugs_bunny,1)>0) { printf("%c",bugs_bunny[0]); }
close(black_sock);
}
编译:
gcc -o ex1 client.c
执行
./ex1 www.linux.org.tw
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Server
Listen to a port
要建立起一个网路伺服器，第一步就是要"倾远方"，也就是要Listen。
以下是一般建立服务的方法:
int DaemonSocket;
struct sockaddr_in DaemonAddr;
int BindSocket(void)
{
DaemonSocket = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
if (DaemonSocket==-1) return 0;
DaemonAddr.sin_family = AF_INET;
DaemonAddr.sin_port = htons(DAEMON_PORT);
if (bind(DaemonSocket,&DaemonAddr,sizeof(DaemonAddr))<0) {
printf("Can not bind!\n");
return 0;
}
if (listen(DaemonSocket,1024)!=0) {
printf("Can not listen!\n");
return 0;
}
return 1;
}
Incoming call
要查看是否有连线进来，可用以下方式:
int incoming_call(void)
{
fd_set sock;
struct timeval tv;
int t;
FD_ZERO(&sock);
FD_SET(DaemonSocket,&sock);
tv.tv_sec = 60; tv.tv_usec = 0;
t = select(DaemonSocket + 1,&sock,NULL,NULL,&tv);
if (t<=0||!FD_ISSET(DaemonSocket,&sock)) return 0;
printf("incoming...\n");
return 1;
}
Connect Client
当我们确认有人进来要求服务时，会需要accept connection，可用以下方式
int ConnectClient(void)
{
int socksize=sizeof(HostAddr);
unsigned char * addr;
ClientSocket = accept(DaemonSocket,(struct sockaddr*)&HostAddr,&socksize);
if (ClientSocket<0) return 0;
addr = (unsigned char *)&HostAddr.sin_addr.s_addr;
printf("incoming address:%d.%d.%d.%d\n",addr[0],addr[1],addr[2],addr[3]);
return 1;
}
注意到当您accept connection之後，连线已建立起，此时要用的socket是ClientSocket，而非DaemonSocket，ClientSocket才是真正用来连线用的socket。
这是个我才刚开始动手写的象棋伺服器。
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#define DAEMON_LOCK "/var/chess/daemon.lock"
#define DAEMON_LOG "/var/chess/daemon.log"
#define DAEMON_PORT 9901
int DaemonSocket;
struct sockaddr_in DaemonAddr;
int ClientSocket=0;
struct sockaddr_in HostAddr;
void dlog(char *fmt,...)
{
va_list argptr;
FILE *fp;
fp = fopen(DAEMON_LOG,"a+t");
va_start(argptr,fmt);
vfprintf(fp,fmt,argptr);
va_end(argptr);
fclose(fp);
}
pid_t CheckLock(void)
{
pid_t me;
FILE * fp;
fp = fopen(DAEMON_LOCK,"rt");
if (fp==NULL) return 0;
fscanf(fp,"%d",&me);
fclose(fp);
return me;
}
pid_t WriteLock(void)
{
pid_t me;
FILE *fp;
me = getpid();
fp = fopen(DAEMON_LOCK,"w");
fprintf(fp,"%d",me);
fclose(fp);
return me;
}
int CleanLock(void)
{
return (unlink(DAEMON_LOCK)==0);
}
void report_time(void)
{
time_t now;
now = time(NULL);
dlog("%s",asctime((const struct tm*)localtime(&now)));
}
static void signal_catch(int signo)
{
time_t now;
close(DaemonSocket);
if (ClientSocket>0) close(ClientSocket);
CleanLock();
now = time(NULL);
dlog("Catch signal %d, leave at %s\n",signo,asctime((const struct tm*)localti
exit(-1);
}
void SetupSignal(void)
{
struct sigaction act;
act.sa_handler = signal_catch;
act.sa_flags = 0;
sigemptyset(&act.sa_mask);
sigaction(SIGHUP,&act,NULL);
sigaction(SIGINT,&act,NULL);
sigaction(SIGQUIT,&act,NULL);
sigaction(SIGILL,&act,NULL);
sigaction(SIGABRT,&act,NULL);
sigaction(SIGIOT,&act,NULL);
sigaction(SIGBUS,&act,NULL);
sigaction(SIGFPE,&act,NULL);
sigaction(SIGTERM,&act,NULL);
}
int BindSocket(void)
{
DaemonSocket = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
if (DaemonSocket==-1) return 0;
DaemonAddr.sin_family = AF_INET;
DaemonAddr.sin_port = htons(DAEMON_PORT);
if (bind(DaemonSocket,&DaemonAddr,sizeof(DaemonAddr))<0) {
printf("Can not bind!\n");
return 0;
}
if (listen(DaemonSocket,1024)!=0) {
printf("Can not listen!\n");
return 0;
}
return 1;
}
int incoming_call(void)
{
fd_set sock;
struct timeval tv;
int t;
FD_ZERO(&sock);
FD_SET(DaemonSocket,&sock);
tv.tv_sec = 60; tv.tv_usec = 0;
t = select(DaemonSocket + 1,&sock,NULL,NULL,&tv);
if (t<=0||!FD_ISSET(DaemonSocket,&sock)) return 0;
dlog("incoming...\n");
return 1;
}
int ConnectClient(void)
{
int socksize=sizeof(HostAddr);
unsigned char * addr;
ClientSocket = accept(DaemonSocket,(struct sockaddr*)&HostAddr,&socksize);
if (ClientSocket<0) return 0;
addr = (unsigned char *)&HostAddr.sin_addr.s_addr;
dlog("incoming address:%d.%d.%d.%d\n",addr[0],addr[1],addr[2],addr[3]);
return 1;
}
int daemon_printf(char *fmt,...)
{
char BUF[4096];
va_list argptr;
va_start(argptr,fmt);
vsprintf(BUF,fmt,argptr);
va_end(argptr);
return write(ClientSocket,BUF,strlen(BUF));
}
void Log(void)
{
char BUF[4096];
read(DaemonSocket,BUF,16);
daemon_printf("%s",BUF[0]);
}
int main(int argc,char **argv)
{
pid_t myself;
time_t now;
/* find myself */
myself = CheckLock();
if (myself!=0) {
printf("Existing a copy of chess daemon[pid=%d], leave now.\n",myself);
exit(1);
}
/* fork */
myself = fork();
if (myself>0) {
exit(1);
} else
if (myself<0) {
printf("Strange world! I don't like it. Quit because of pid=%d\n",myself);
exit(1);
} else {
SetupSignal();
if (!BindSocket()) {
printf("Can not bind socket!\n");
exit(1);
}
WriteLock();
}
printf("Chess Daemon is up, have fun!\n");
now = time(NULL);
dlog("----------------------------------------------\n");
dlog(
"I am back! %s"
"Chess Daemon comes to alive again.\n",
asctime((const struct tm*)localtime(&now))
);
do {
if (incoming_call()) {
if (ConnectClient()) {
fd_set sock;
struct timeval tv;
int t;
char BUF[128];
char CC[2];
int n;
daemon_printf("Welcome to Chinese Chess Game Center!\n");
FD_ZERO(&sock);
FD_SET(ClientSocket,&sock);
n = 0;
do {
tv.tv_sec = 60; tv.tv_usec = 0;
t = select(ClientSocket+1,&sock,NULL,NULL,&tv);
if (t<=0||!FD_ISSET(ClientSocket,&sock)) ;
read(ClientSocket,CC,1);
if (CC[0]==13||CC[0]==10||CC[0]==0) {
BUF[n] = 0;
dlog("%s\n",BUF);
if (strncasecmp(BUF,"exit",4)==0) {
close(ClientSocket);
break;
}
n = 0;
} else {
BUF[n]=CC[0]; n++;
}
} while (1);
}
}
} while (1);
return 1;
}
检验
telnet localhost 9901
在处理Connect Client时，事实上可以运用fork或thread来处理多个连线。
Linux程式设计- 5.inetd
inetd提供被动式的伺服器服务，也就是伺服器是被使用端所启动，平时则无须存在。例如，ftp, telnetd, pop3,imap, auth等等，这些服务没有人使用时，无须启动。此外，inetd将socket转换成stdin/stdout，因而使得网路服务程式设计大大简化，您可以只用printf及fgets便可完成处理很复杂的网路协定。
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inetd programming
利用inetd来做网路程式设计是个既简单又稳定的设计方法，您不需要考虑到复杂的socket programming。您的设计工作几乎在设计好通讯协定後就完成了，所需要的技巧，仅为简单的文字分析技巧。
goodie inet service
首先，我们先来撰写一个称为goodie的服务程式。
goodie.c
#include
#include
#include
void main(void)
{
printf("Welcome to goodie service!\n");
}
这个程式很简单，不是吗?
编译
gcc -o goodie goodie.c
设定/etc/services及/etc/inetd.conf
在/etc/services中加入以下这一行
goodie 20001/tcp
其意义为goodie这项服务是在port 20001、TCP协定。
接下来在/etc/inetd.conf中加入以下这一行
goodie stream tcp nowait root /full_goodie_path_name/goodie
各项参数的意义为
service_name需要为在services中存在的名称。
sock_type有很多种，大多用的是stream/dgram。
proto一般用tcp/udp。
flags有wait/nowait。
user是您指定该程式要以那一个使用者来启动，这个例子中用的是root，如果有安全性的考量，应该要改用nobody。一般来说，建议您用低权限的使用者，除非必要，不开放root使用权。
server_path及args，这是您的服务程式的位置及您所想加入的参数。
接下来重新启动inetd
killall inetd
inetd
这样我们便建立起一个port 20001的goodie service。
现在我们来检验一下goodie是否可以执行:
telnet localhost 20001
或
telnet your_host_name 20001
执行结果
Trying 127.0.0.1...
Connected to localhost.
Escape character is '^]'.
Welcome to goodie service!
Connection closed by foreign host.
很简单不是吗? 信不信由您，telnet/pop3/imap/ftp都是靠这种方式建立起来的服务。
我们现在来建立一点小小的"网路协定"，这个协定使我们可以输入"exit"时，离开程式，而其他的指令都是输出与输入相同的字串。
#include
#include
#include
void main(void)
{
char buf[1024];
int ok;
printf("Welcome to goodie service!\n");
fflush(stdout);
ok=0;
do {
while (fgets(buf,1023,stdin)==NULL);
if (strncasecmp(buf,"exit",4)==0) ok=1;
printf(buf);
fflush(stdout);
} while (!ok);
}
执行结果
telnet localhost 20001
或
telnet your_host_name 20001
Trying 127.0.0.1...
Connected to localhost.
Escape character is '^]'.
Welcome to goodie service!
输入"help"
help
help
输入"exit"
exit
exit
Connection closed by foreign host.
接下来，我们将设计一个稍微复杂一点点的通讯协定，比较通用於一般用途。
#include
#include
#include
char *cmds[]={
"help",
"say",
"hello",
"bye",
"exit",
NULL
};
int getcmd(char *cmd)
{
int n=0;
while (cmds[n]!=NULL) {
if (strncasecmp(cmd,cmds[n],strlen(cmds[n]))==0) return n;
n++;
}
return -1;
}
void main(void)
{
char buf[1024];
int ok;
printf("Welcome to goodie service!\n");
fflush(stdout);
ok=0;
do {
while (fgets(buf,1023,stdin)==NULL);
switch (getcmd(buf)) {
case -1: printf("Unknown command!\n"); break;
case 0: printf("How may I help you, sir?\n"); break;
case 1: printf("I will say %s",&buf[3]); break;
case 2: printf("How're you doing today?\n"); break;
case 3: printf("Si ya, mate!\n"); ok=1; break;
case 4: printf("Go ahead!\n"); ok=1; break;
}
fflush(stdout);
} while (!ok);
}
telnet localhost 20001
或
telnet your_host_name 20001
试试看输入"help"、"say"、"hello"、"bye"、"exit"等等指令，及其它一些不在命令列中的指令。
在设计inetd服务程式时，要特别注意buffer overflow的问题，也就是以下这种状况:
char buffer_overflow[64];
fscanf(stdin,"%s",buffer_overflow);
历来几乎所有的安全漏洞都是由此而来的。
你一定不可这样用，不论任何理由，类同的用法也不可以。Cracker可以透过将您的buffer塞爆，然後塞进他自己的程式进来执行。
Linux程式设计- 6.syslog
在Linux下有个syslogd的Daemon程式，syslog是个系统管理员必看的档案。因此，如果您的程式有除错或安全讯息要显示，写到syslog是个很好的选择。
syslog有三个函数，使用上，一般您只需要用syslog(...)这个函数即可，一般使用状况下，openlog/closelog是可有可无的。
syslog()中的priority是facility及level的组合，其後参数的用法与printf无异。
例:
#include
#include
#include
#include
void main(void)
{
if (fork()==0) {
for (;;) {
syslog(LOG_USER|LOG_INFO,"syslog programming test\n");
sleep(10);
}
}
}
检验:
tail -f /var/log/messages
Mar 22 01:42:51 foxman log: syslog programming test
Mar 22 01:43:31 foxman last message repeated 4 times
Mar 22 01:44:31 foxman last message repeated 6 times
Mar 22 01:45:31 foxman last message repeated 6 times
Mar 22 01:46:21 foxman last message repeated 5 times
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void openlog( char *ident, int option, int facility)
void syslog( int priority, char *format, ...)
void closelog( void )
option
用於openlog()的option参数可以是以下几个的组合:
LOG_CONS : 如果送到system logger时发生问题，直接写入系统console。
LOG_NDELAY : 立即开启连接(通常，连接是在第一次写入讯息时才打开的)。
LOG_PERROR : 将讯息也同时送到stderr
LOG_PID : 将PID含入所有讯息中
facility
facility参数用来指定何种程式在记录讯息，这可让设定档来设定何种讯息如何处理。
LOG_AUTH : 安全/授权讯息(别用这个，请改用LOG_AUTHPRIV)
LOG_AUTHPRIV : 安全/授权讯息
LOG_CRON : 时间守护神专用(cron及at)
LOG_DAEMON : 其它系统守护神
LOG_KERN : 核心讯息
LOG_LOCAL0到LOG_LOCAL7 : 保留
LOG_LPR : line printer次系统
LOG_MAIL : mail次系统
LOG_NEWS : USENET news次系统
LOG_SYSLOG : syslogd内部所产生的讯息
LOG_USER(default) : 一般使用者等级讯息
LOG_UUCP : UUCP次系统
level
决定讯息的重要性. 以下的等级重要性逐次递减:
LOG_EMERG : 系统无法使用
LOG_ALERT : 必须要立即采取反应行动
LOG_CRIT : 重要状况发生
LOG_ERR : 错误状况发生
LOG_WARNING : 警告状况发生
LOG_NOTICE : 一般状况，但也是重要状况
LOG_INFO : 资讯讯息
LOG_DEBUG : 除错讯息