linux网络编程-宋敬彬-part1

目 录 第1篇 Linux网络开发基础 第1章 Linux操作系统概述 2 1.1 Linux发展历史 2 1.1.1 Linux的诞生和发展 2 1.1.2 Linux名称的由来 1.2 Linux的发展要素 3 1.2.1 UNIX操作系统 4 1.2.2 Minix操作系统 4 1.2.3 POSIX 标准 4 1.3 Linux与UNIX的异同 5 1.4 操作系统类型选择和内核版本的选择 5 1.4.1 常见的不同公司发行的Linux异同 6 1.4.2 内核版本的选择 6 1.5 Linux的系统架构 7 1.5.1 Linux内核的主要模块 7 1.5.2 Linux的文件结构 9 1.6 GNU通用公共许可证 10 1.6.1 GPL许可证的历史 10 1.6.2 GPL的自由理念 10 1.6.3 GPL的基本条款 11 1.6.4 关于GPL许可证的争议 12 1.7 Linux软件开发的可借鉴之处 12 1.8 小结 13 第2章 Linux编程环境 14 2.1 Linux环境下的编辑器 14 2.1.1 vim使用简介 14 2.1.2 使用vim建立文件 15 2.1.3 使用vim编辑文本 16 2.1.4 vim的格式设置 18 2.1.5 vim配置文件.vimrc 19 2.1.6 使用其他编辑器 19 2.2 Linux下的GCC编译器工具集 19 2.2.1 GCC简介 19 2.2.2 编译程序的基本知识 21 2.2.3 单个文件编译成执行文件 22 2.2.4 编译生成目标文件 22 2.2.5 多文件编译 23 2.2.6 预处理 24 2.2.7 编译成汇编语言 24 2.2.8 生成和使用静态链接库 25 2.2.9 生成动态链接库 26 2.2.10 动态加载库 29 2.2.11 GCC常用选项 31 2.2.12 编译环境的搭建 33 2.3 Makefile文件简介 34 2.3.1 一个多文件的工程例子 34 2.3.2 多文件工程的编译 36 2.3.3 Makefile的规则 37 2.3.4 Makefile中使用变量 39 2.3.5 搜索路径 43 2.3.6 自动推导规则 44 2.3.7 递归make 44 2.3.8 Makefile中的函数 46 2.4 用GDB调试程序 47 2.4.1 编译可调试程序 48 2.4.2 使用GDB调试程序 49 2.4.3 GDB常用命令 52 2.4.4 其他的GDB 59 2.5 小结 60 第3章 文件系统简介 61 3.1 Linux下的文件系统 61 3.1.1 Linux下文件的内涵 61 3.1.2 文件系统的创建 62 3.1.3 挂接文件系统 64 3.1.4 索引节点inode 65 3.1.5 普通文件 66 3.1.6 设备文件 66 3.1.7 虚拟文件系统VFS 68 3.2 文件的通用操作方法 72 3.2.1 文件描述符 72 3.2.2 打开创建文件open()、create()函数 72 3.2.3 关闭文件close()函数 76 3.2.4 读取文件read()函数 77 3.2.5 写文件write()函数 79 3.2.6 文件偏移lseek()函数 80 3.2.7 获得文件状态fstat()函数 83 3.2.8 文件空间映射mmap()函数 85 3.2.9 文件属性fcntl()函数 88 3.2.10 文件输入输出控制ioctl()函数 92 3.3 socket文件类型 93 3.4 小结 93 第4章 程序、进程和线程 94 4.1 程序、进程和线程的概念 94 4.1.1 程序和进程的差别 94 4.1.2 Linux环境下的进程 95 4.1.3 进程和线程 96 4.2 进程产生的方式 96 4.2.1 进程号 96 4.2.2 进程复制fork() 97 4.2.3 system()方式 98 4.2.4 进程执行exec()函数系列 99 4.2.5 所有用户态进程的产生进程init 100 4.3 进程间通信和同步 101 4.3.1 半双工管道 101 4.3.2 命名管道 107 4.3.3 消息队列 108 4.3.4 消息队列的一个例子 114 4.3.5 信号量 116 4.3.6 共享内存 121 4.3.7 信号 124 4.4 Linux下的线程 127 4.4.1 多线程编程实例 127 4.4.2 Linux下线程创建函数pthread_create() 129 4.4.3 线程的结束函数pthread_join()和pthread_exit() 129 4.4.4 线程的属性 130 4.4.5 线程间的互斥 132 4.4.6 线程中使用信号量 133 4.5 小结 136 第2篇 Linux用户层网络编程 第5章 TCP/IP协议族简介 138 5.1 OSI网络分层介绍 138 5.1.1 OSI网络分层结构 138 5.1.2 OSI的7层网络结构 139 5.1.3 OSI参考模型中的数据传输 140 5.2 TCP/IP协议栈 141 5.2.1 TCP/IP协议栈参考模型 141 5.2.2 主机到网络层协议 143 5.2.3 IP协议 144 5.2.4 网际控制报文协议（ICMP） 146 5.2.5 传输控制协议（TCP） 150 5.2.6 用户数据报文协议（UDP） 154 5.2.7 地址解析协议（ARP） 156 5.3 IP地址分类与TCP/UDP端口 158 5.3.1 因特网中IP地址的分类 159 5.3.2 子网掩码（subnet mask address） 161 5.3.3 IP地址的配置 162 5.3.4 端口 163 5.4 主机字节序和网络字节序 163 5.4.1 字节序的含义 164 5.4.2 网络字节序的转换 164 5.5 小结 166 第6章 应用层网络服务程序简介 167 6.1 HTTP协议和服务 167 6.1.1 HTTP协议概述 167 6.1.2 HTTP协议的基本过程 168 6.2 FTP协议和服务 170 6.2.1 FTP协议概述 170 6.2.2 FTP协议的工作模式 172 6.2.3 FTP协议的传输方式 172 6.2.4 一个简单的FTP过程 173 6.2.5 常用的FTP工具 173 6.3 TELNET协议和服务 174 6.3.1 远程登录的基本概念 174 6.3.2 使用TELNET协议进行远程登录的工作过程 174 6.3.3 TELNET协议 174 6.4 NFS协议和服务 176 6.4.1 安装NFS服务器和客户端 176 6.4.2 服务器端的设定 176 6.4.3 客户端的操作 177 6.4.4 showmount命令 177 6.5 自定义网络服务 177 6.5.1 xinetd/inetd 178 6.5.2 xinetd服务配置 178 6.5.3 自定义网络服务 179 6.6 小结 180 第7章 TCP网络编程基础 181 7.1 套接字编程基础知识 181 7.1.1 套接字地址结构 181 7.1.2 用户层和内核层交互过程 183 7.2 TCP网络编程流程 184 7.2.1 TCP网络编程架构 184 7.2.2 创建网络插口函数socket() 186 7.2.3 绑定一个地址端口对bind() 189 7.2.4 监听本地端口listen 192 7.2.5 接受一个网络请求accept() 194 7.2.6 连接目标网络服务器connect() 199 7.2.7 写入数据函数write() 200 7.2.8 读取数据函数read() 201 7.2.9 关闭套接字函数close() 201 7.3 服务器/客户端的简单例子 202 7.3.1 例子功能描述 202 7.3.2 服务器网络程序 203 7.3.3 服务器读取和显示字符串 205 7.3.4 客户端的网络程序 205 7.3.5 客户端读取和显示字符串 206 7.3.6 编译运行程序 206 7.4 截取信号的例子 207 7.4.1 信号处理 207 7.4.2 信号SIGPIPE 208 7.4.3 信号SIGINT 208 7.5 小结 208 第8章 服务器和客户端信息的获取 210 8.1 字节序 210 8.1.1 大端字节序和小端字节序 210 8.1.2 字节序转换函数 212 8.1.3 一个字节序转换的例子 214 8.2 字符串IP地址和二进制IP地址的转换 217 8.2.1 inet_xxx()函数 217 8.2.2 inet_pton()和inet_ntop()函数 219 8.2.3 使用8.2.1节地址转换函数的例子 220 8.2.4 使用函数inet_pton()和函数inet_ntop()的例子 223 8.3 套接字描述符判定函数issockettype() 223 8.3.1 进行文件描述符判定的函数issockettype() 224 8.3.2 main()函数 224 8.4 IP地址与域名之间的相互转换 225 8.4.1 DNS原理 225 8.4.2 获取主机信息的函数 226 8.4.3 使用主机名获取主机信息的例子 228 8.4.4 函数gethostbyname()不可重入的例子 230 8.5 协议名称处理函数 232 8.5.1 xxxprotoxxx()函数 232 8.5.2 使用协议族函数的例子 233 8.6 小结 236 第9章 数据的IO和复用 237 9.1 IO函数 237 9.1.1 使用recv()函数接收数据 237 9.1.2 使用send()函数发送数据 239 9.1.3 使用readv()函数接收数据 240 9.1.4 使用writev()函数发送数据 240 9.1.5 使用recvmsg()函数接收数据 242 9.1.6 使用sendmsg()函数发送数据 244 9.1.7 IO函数的比较 246 9.2 使用IO函数的例子 246 9.2.1 客户端处理框架的例子 246 9.2.2 服务器端程序框架 248 9.2.3 使用recv()和send()函数 249 9.2.4 使用readv()和write()函数 251 9.2.5 使用recvmsg()和sendmsg()函数 253 9.3 IO模型 256 9.3.1 阻塞IO模型 256 9.3.2 非阻塞IO模型 257 9.3.3 IO复用 257 9.3.4 信号驱动IO模型 258 9.3.5 异步IO模型 258 9.4 select()函数和pselect()函数 259 9.4.1 select()函数 259 9.4.2 pselect()函数 261 9.5 poll()函数和ppoll()函数 262 9.5.1 poll()函数 263 9.5.2 ppoll()函数 264 9.6 非阻塞编程 264 9.6.1 非阻塞方式程序设计介绍 264 9.6.2 非阻塞程序设计的例子 264 9.7 小结 266 第10章 基于UDP协议的接收和发送 267 10.1 UDP编程框架 267 10.1.1 UDP编程框图 267 使用vim建立文件 15 2.1.3 使用vim编辑文本 16 2.1.4 vim的格式设置 18 2.1.5 vim配置文件.vimrc 19 2.1.6 使用其他编辑器 19 2.2 Linux下的GCC编译器工具集 19 2.2.1 GCC简介 19 2.2.2 编译程序的基本知识 21 2.2.3 单个文件编译成执行文件 22 2.2.4 编译生成目标文件 22 2.2.5 多文件编译 23 2.2.6 预处理 24 2.2.7 编译成汇编语言 24 2.2.8 生成和使用静态链接库 25 2.2.9 生成动态链接库 26 2.2.10 动态加载库 29 2.2.11 GCC常用选项 31 2.2.12 编译环境的搭建 33 2.3 Makefile文件简介 34 2.3.1 一个多文件的工程例子 34 2.3.2 多文件工程的编译 36 2.3.3 Makefile的规则 37 2.3.4 Makefile中使用变量 39 2.3.5 搜索路径 43 2.3.6 自动推导规则 44 2.3.7 递归make 44 2.3.8 Makefile中的函数 46 2.4 用GDB调试程序 47 2.4.1 编译可调试程序 48 2.4.2 使用GDB调试程序 49 2.4.3 GDB常用命令 52 2.4.4 其他的GDB 59 2.5 小结 60 第3章 文件系统简介 61 3.1 Linux下的文件系统 61 3.1.1 Linux下文件的内涵 61 3.1.2 文件系统的创建 62 3.1.3 挂接文件系统 64 3.1.4 索引节点inode 65 3.1.5 普通文件 66 3.1.6 设备文件 66 3.1.7 虚拟文件系统VFS 68 3.2 文件的通用操作方法 72 3.2.1 文件描述符 72 3.2.2 打开创建文件open()、create()函数 72 3.2.3 关闭文件close()函数 76 3.2.4 读取文件read()函数 77 3.2.5 写文件write()函数 79 3.2.6 文件偏移lseek()函数 80 3.2.7 获得文件状态fstat()函数 83 3.2.8 文件空间映射mmap()函数 85 3.2.9 文件属性fcntl()函数 88 3.2.10 文件输入输出控制ioctl()函数 92 3.3 socket文件类型 93 3.4 小结 93 第4章 程序、进程和线程 94 4.1 程序、进程和线程的概念 94 4.1.1 程序和进程的差别 94 4.1.2 Linux环境下的进程 95 4.1.3 进程和线程 96 4.2 进程产生的方式 96 4.2.1 进程号 96 4.2.2 进程复制fork() 97 4.2.3 system()方式 98 4.2.4 进程执行exec()函数系列 99 4.2.5 所有用户态进程的产生进程init 100 4.3 进程间通信和同步 101 4.3.1 半双工管道 101 4.3.2 命名管道 107 4.3.3 消息队列 108 4.3.4 消息队列的一个例子 114 4.3.5 信号量 116 4.3.6 共享内存 121 4.3.7 信号 124 4.4 Linux下的线程 127 4.4.1 多线程编程实例 127 4.4.2 Linux下线程创建函数pthread_create() 129 4.4.3 线程的结束函数pthread_join()和pthread_exit() 129 4.4.4 线程的属性 130 4.4.5 线程间的互斥 132 4.4.6 线程中使用信号量 133 4.5 小结 136 第2篇 Linux用户层网络编程 第5章 TCP/IP协议族简介 138 5.1 OSI网络分层介绍 138 5.1.1 OSI网络分层结构 138 5.1.2 OSI的7层网络结构 139 5.1.3 OSI参考模型中的数据传输 140 5.2 TCP/IP协议栈 141 5.2.1 TCP/IP协议栈参考模型 141 5.2.2 主机到网络层协议 143 5.2.3 IP协议 144 5.2.4 网际控制报文协议（ICMP） 146 5.2.5 传输控制协议（TCP） 150 5.2.6 用户数据报文协议（UDP） 154 5.2.7 地址解析协议（ARP） 156 5.3 IP地址分类与TCP/UDP端口 158 5.3.1 因特网中IP地址的分类 159 5.3.2 子网掩码（subnet mask address） 161 5.3.3 IP地址的配置 162 5.3.4 端口 163 5.4 主机字节序和网络字节序 163 5.4.1 字节序的含义 164 5.4.2 网络字节序的转换 164 5.5 小结 166 第6章 应用层网络服务程序简介 167 6.1 HTTP协议和服务 167 6.1.1 HTTP协议概述 167 6.1.2 HTTP协议的基本过程 168 6.2 FTP协议和服务 170 6.2.1 FTP协议概述 170 6.2.2 FTP协议的工作模式 172 6.2.3 FTP协议的传输方式 172 6.2.4 一个简单的FTP过程 173 6.2.5 常用的FTP工具 173 6.3 TELNET协议和服务 174 6.3.1 远程登录的基本概念 174 6.3.2 使用TELNET协议进行远程登录的工作过程 174 6.3.3 TELNET协议 174 6.4 NFS协议和服务 176 6.4.1 安装NFS服务器和客户端 176 6.4.2 服务器端的设定 176 6.4.3 客户端的操作 177 6.4.4 showmount命令 177 6.5 自定义网络服务 177 6.5.1 xinetd/inetd 178 6.5.2 xinetd服务配置 178 6.5.3 自定义网络服务 179 6.6 小结 180 第7章 TCP网络编程基础 181 7.1 套接字编程基础知识 181 7.1.1 套接字地址结构 181 7.1.2 用户层和内核层交互过程 183 7.2 TCP网络编程流程 184 7.2.1 TCP网络编程架构 184 7.2.2 创建网络插口函数socket() 186 7.2.3 绑定一个地址端口对bind() 189 7.2.4 监听本地端口listen 192 7.2.5 接受一个网络请求accept() 194 7.2.6 连接目标网络服务器connect() 199 7.2.7 写入数据函数write() 200 7.2.8 读取数据函数read() 201 7.2.9 关闭套接字函数close() 201 7.3 服务器/客户端的简单例子 202 7.3.1 例子功能描述 202 7.3.2 服务器网络程序 203 7.3.3 服务器读取和显示字符串 205 7.3.4 客户端的网络程序 205 7.3.5 客户端读取和显示字符串 206 7.3.6 编译运行程序 206 7.4 截取信号的例子 207 7.4.1 信号处理 207 7.4.2 信号SIGPIPE 208 7.4.3 信号SIGINT 208 7.5 小结 208 第8章 服务器和客户端信息的获取 210 8.1 字节序 210 8.1.1 大端字节序和小端字节序 210 8.1.2 字节序转换函数 212 8.1.3 一个字节序转换的例子 214 8.2 字符串IP地址和二进制IP地址的转换 217 8.2.1 inet_xxx()函数 217 8.2.2 inet_pton()和inet_ntop()函数 219 8.2.3 使用8.2.1节地址转换函数的例子 220 8.2.4 使用函数inet_pton()和函数inet_ntop()的例子 223 8.3 套接字描述符判定函数issockettype() 223 8.3.1 进行文件描述符判定的函数issockettype() 224 8.3.2 main()函数 224 8.4 IP地址与域名之间的相互转换 225 8.4.1 DNS原理 225 8.4.2 获取主机信息的函数 226 8.4.3 使用主机名获取主机信息的例子 228 8.4.4 函数gethostbyname()不可重入的例子 230 8.5 协议名称处理函数 232 8.5.1 xxxprotoxxx()函数 232 8.5.2 使用协议族函数的例子 233 8.6 小结 236 第9章 数据的IO和复用 237 9.1 IO函数 237 9.1.1 使用recv()函数接收数据 237 9.1.2 使用send()函数发送数据 239 9.1.3 使用readv()函数接收数据 240 9.1.4 使用writev()函数发送数据 240 9.1.5 使用recvmsg()函数接收数据 242 9.1.6 使用sendmsg()函数发送数据 244 9.1.7 IO函数的比较 246 9.2 使用IO函数的例子 246 9.2.1 客户端处理框架的例子 246 9.2.2 服务器端程序框架 248 9.2.3 使用recv()和send()函数 249 9.2.4 使用readv()和write()函数 251 9.2.5 使用recvmsg()和sendmsg()函数 253 9.3 IO模型 256 9.3.1 阻塞IO模型 256 9.3.2 非阻塞IO模型 257 9.3.3 IO复用 257 9.3.4 信号驱动IO模型 258 9.3.5 异步IO模型 258 9.4 select()函数和pselect()函数 259 9.4.1 select()函数 259 9.4.2 pselect()函数 261 9.5 poll()函数和ppoll()函数 262 9.5.1 poll()函数 263 9.5.2 ppoll()函数 264 9.6 非阻塞编程 264 9.6.1 非阻塞方式程序设计介绍 264 9.6.2 非阻塞程序设计的例子 264 9.7 小结 266 第10章 基于UDP协议的接收和发送 267 10.1 UDP编程框架 267 10.1.1 UDP编程框图 267