linux嵌入式socket编程原理及实例分析
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2024-01-16
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socket 编程原理及实例分析
1. 问题的引入
UNIX 系统的 I/O 命令集，是从 Maltics 和早期系统中的命令演变出来的，其模式为
打开一读/写一关闭（open-write-read-close）。在一个用户进程进行 I/O 操作时，它首先调用“打
开”获得对指定文件或设备的使用权，并返回称为文件描述符的整型数，以描述用户在打开
的文件或设备上进行 I/O 操作的进程。然后这个用户进程多次调用“读/写”以传输数据。当所
有的传输操作完成后，用户进程关闭调用，通知操作系统已经完成了对某对象的使用。
TCP/IP 协议被集成到 UNIX 内核中时，相当于在 UNIX 系统引入了一种新型的 I/O
操作。UNIX 用户进程与网络协议的交互作用比用户进程与传统的 I/O 设备相互作用复杂得
多。首先，进行网络操作的两个进程在不同机器上，如何建立它们之间的联系？其次，网络
协议存在多种，如何建立一种通用机制以支持多种协议？这些都是网络应用编程界面所要解
决的问题。
在 UNIX 系统中，网络应用编程界面有两类：UNIX BSD 的套接字（socket）和 UNIX
System V 的 TLI。由于 Sun 公司采用了支持 TCP/IP 的 UNIX BSD 操作系统，使 TCP/IP 的
应用有更大的发展，其网络应用编程界面──套接字（socket）在网络软件中被广泛应用，至
今已引进微机操作系统 DOS 和 Windows 系统中，成为开发网络应用软件的强有力工具，本
章将要详细讨论这个问题。
2. 套接字编程基本概念
在开始使用套接字编程之前，首先必须建立以下概念。
2.1 网间进程通信
进程通信的概念最初来源于单机系统。由于每个进程都在自己的地址范围内运行，
为保证两个相互通信的进程之间既互不干扰又协调一致工作，操作系统为进程通信提供了相
应 设 施 ， 如 UNIX BSD 中 的 管 道 （ pipe ）、 命 名 管 道 （ named pipe ） 和 软 中 断 信 号
（signal），UNIX system V 的消息（message）、共享存储区（shared memory）和信号量
（semaphore)等，但都仅限于用在本机进程之间通信。网间进程通信要解决的是不同主机进
程间的相互通信问题（可把同机进程通信看作是其中的特例）。为此，首先要解决的是网间
进程标识问题。同一主机上，不同进程可用进程号（process ID）唯一标识。但在网络环境
下，各主机独立分配的进程号不能唯一标识该进程。例如，主机 A 赋于某进程号 5，在 B
机中也可以存在 5 号进程，因此，“5 号进程”这句话就没有意义了。
其次，操作系统支持的网络协议众多，不同协议的工作方式不同，地址格式也不同。
因此，网间进程通信还要解决多重协议的识别问题。
为了解决上述问题，TCP/IP 协议引入了下列几个概念。
端口
网络中可以被命名和寻址的通信端口，是操作系统可分配的一种资源。
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