Lập trình socket trên Linux

<div style="font-family: Arial, Verdana, sans-serif; font-size: 13px;"> <span style="color: white; font-size: small;"><b style="background-color: black;">1. Giới thiệu về mô hình client/server</b></span></div> <div style="font-family: Arial, Verdana, sans-serif; font-size: 13px;"> <span style="background-color: black; color: white; font-size: small;"><br /></span></div> <div style="font-family: Arial, Verdana, sans-serif; font-size: 13px;"> <span style="background-color: black; color: white; font-size: small;">- Là mô hình phổ biến cho giao tiếp giữa 2 tiến trình/2 máy, trong đó, tiến trình client kết nối đến tiến trình server để yêu cầu trao đổi dữ liệu.</span></div> <div style="font-family: Arial, Verdana, sans-serif; font-size: 13px;"> <span style="background-color: black; color: white; font-size: small;"><br /></span></div> <div style="font-family: Arial, Verdana, sans-serif; font-size: 13px;"> <span style="background-color: black; color: white; font-size: small;">- Client cần biết về sự tồn tại và địa chỉ của tiến trình server, nhưng server không cần biết về sự tồn tại và địa chỉ của client cho đến khi kết nối<br /><br />được thiết lập.</span></div> <div style="font-family: Arial, Verdana, sans-serif; font-size: 13px;"> <span style="background-color: black; color: white; font-size: small;"><br /></span></div> <div style="font-family: Arial, Verdana, sans-serif; font-size: 13px;"> <span style="background-color: black; color: white;"><span style="font-size: small;">- Mỗi </span><span style="font-size: small;">khi kết nối được thiết lập, cả 2 bên đều có thể trao đổi (gửi và nhận dữ liệu).</span></span></div> <div style="font-family: Arial, Verdana, sans-serif; font-size: 13px;"> <span style="background-color: black; color: white; font-size: small;"><br /></span></div> <div style="font-family: Arial, Verdana, sans-serif; font-size: 13px;"> <span style="background-color: black; color: white; font-size: small;">- Để thiết lập một kết nối cho cả 2 phía, cần xây dựng một socket. Có thể hiểu socket như một điểm đầu cuối của kênh kết nối giữa 2 tiến trình. </span></div> <div style="font-family: Arial, Verdana, sans-serif; font-size: 13px;"> <span style="background-color: black; color: white; font-size: small;"><br /></span></div> <div style="font-family: Arial, Verdana, sans-serif; font-size: 13px;"> <span style="background-color: black; color: white; font-size: small;">(Giống như là thực hiện một kết nối giữa 2 người trong một cuộc gọi điện thoại)</span></div> <div style="font-family: Arial, Verdana, sans-serif; font-size: 13px;"> <span style="background-color: black; color: white; font-size: small;"><br /></span></div> <div style="font-family: Arial, Verdana, sans-serif; font-size: 13px;"> <span style="background-color: black; color: white; font-size: small;">- Các hệ thống (linux, windows) đều cung cấp các hàm hệ thống để thực hiện thiết lập một socket.</span></div> <div style="font-family: Arial, Verdana, sans-serif; font-size: 13px;"> </div> <div style="font-family: Arial, Verdana, sans-serif; font-size: 13px;"> <span style="background-color: black; color: white; font-size: small;"><br /></span></div> <div style="font-family: Arial, Verdana, sans-serif; font-size: 13px;"> <span style="color: white; font-size: small;"><b style="background-color: black;">2. Các loại socket </b></span></div> <div style="font-family: Arial, Verdana, sans-serif; font-size: 13px;"> <span style="background-color: black; color: white; font-size: small;"><br /></span></div> <div style="font-family: Arial, Verdana, sans-serif; font-size: 13px;"> <span style="background-color: black; color: white; font-size: small;">Có 2 loại socket được sử dụng rộng rãi là: stream sockets và datagram sockets.</span></div> <div style="font-family: Arial, Verdana, sans-serif; font-size: 13px;"> <span style="background-color: black; color: white; font-size: small;"><br /></span></div> <div style="font-family: Arial, Verdana, sans-serif; font-size: 13px;"> <span style="background-color: black; color: white; font-size: small;">- Stream sockets: Dựa trên giao thức TCP (Tranmission Control Protocol), là giao thức hướng luồng (stream oriented). Việc truyền dữ liệu chỉ<br /><br />thực hiện giữa 2 tiến trình <b>đã thiết lập kết nối</b>. Giao thức này đảm bảo dữ liệu được truyền đến nơi nhận một cách đáng tin cậy, đúng thứ tự<br /><br />nhờ vào cơ chế quản lý luồng lưu thông trên mạng và cơ chế chống tắc nghẽn.</span></div> <div style="font-family: Arial, Verdana, sans-serif; font-size: 13px;"> <span style="background-color: black; color: white; font-size: small;"><br /></span></div> <div style="font-family: Arial, Verdana, sans-serif; font-size: 13px;"> <span style="background-color: black; color: white; font-size: small;">- Datagram sockets: Dựa trên giao thức UDP (User Datagram Protocol), là giao thức hướng thông điệp (message oriented). Việc truyền dữ<br /><br />liệu <b>không yêu cầu có sự thiết lập kết nối giữa tiến quá trình</b>. Ngược lại với giao thức TCP thì dữ liệu được truyền theo giao thức UDP<br /><br />không được tin cậy, có thế không đúng trình tự và lặp lại. Tuy nhiên vì nó không yêu cầu thiết lập kết nối không phải có những cơ chế phức tạp<br /><br />nên tốc độ nhanh…ứng dụng cho các ứng dụng truyền dữ liệu nhanh như chat, game…..</span></div> <div style="font-family: Arial, Verdana, sans-serif; font-size: 13px;"> <span style="background-color: black; color: white; font-size: small;"><br /></span></div> <div style="font-family: Arial, Verdana, sans-serif; font-size: 13px;"> <span style="color: white; font-size: small;"><b style="background-color: black;">3. Minh họa lập trình socket </b></span></div> <div style="font-family: Arial, Verdana, sans-serif; font-size: 13px;"> <span style="color: white; font-size: small;"><b style="background-color: black;"><br /></b></span></div> <div style="font-family: Arial, Verdana, sans-serif; font-size: 13px;"> <span style="background-color: black; color: white;"><span style="font-size: small;">Bài viết này minh họa lập trình socket trên linux sử dụng trực tiếp các hàm socket api bằng ngôn ngữ C.</span><span style="font-size: small;"><br />Mô hình lập trình socket TCP giữa 2 tiến trình client và server như sau:<br /><br /><div style="margin-left: auto; margin-right: auto; text-align: center;"> <a href="https://sites.google.com/site/embedded247/npcourse/lap-trinh-c-socket/sockttcp.jpg?attredirects=0" imageanchor="1" style="background-image: none; border-bottom-style: none;"><img border="0" src="https://sites.google.com/site/embedded247/_/rsrc/1346224832484/npcourse/lap-trinh-c-socket/sockttcp.jpg" style="border: 0px; padding: 0px;" /></a></div> </span></span><div> <span style="background-color: black; font-size: small;"><b><span style="color: white;">- Các bước thiết lập một socket phía client gồm:</span></b></span></div> <div> <span style="background-color: black; font-size: small;"><span style="color: white;"><br /></span></span></div> <div> <span style="background-color: black; color: white; font-size: small;">+ Tạo một socket bằng hàm <b>socket()</b></span></div> <div> <span style="background-color: black; color: white; font-size: small;"><br /></span></div> <div> <span style="background-color: black; color: white; font-size: small;">+ Kết nối socket đến địa chỉ của server bằng hàm <b>connect()</b></span></div> <div> <span style="background-color: black; color: white; font-size: small;"><br /></span></div> <div> <span style="background-color: black; color: white; font-size: small;">+ Gửi và nhận dữ liệu: Có một số cách khác nhau, đơn giản nhất là sử dụng các hàm <b>read()</b> và <b>write()<br /></b>+ Đóng kết nối bằng hàm <b>close()</b></span></div> <div> <span style="background-color: black; color: white; font-size: small;"><br /></span></div> <div> <span style="color: white; font-size: small;"><b style="background-color: black;">- Các bước thiết lập một socket phía server gồm:</b></span></div> <div> <span style="background-color: black; color: white; font-size: small;"><br /></span></div> <div> <span style="background-color: black; color: white; font-size: small;">+ Tạo một socket bằng hàm <b>socket()</b></span></div> <div> <span style="background-color: black; color: white; font-size: small;"><br /></span></div> <div> <span style="background-color: black; color: white; font-size: small;">+ Gắn (bind) socket đến địa chỉ của server sử dụng hàm <b>bind()</b>. </span></div> <div> <span style="background-color: black; font-size: small;"><span style="color: white;"><br /></span></span></div> <div> <span style="background-color: black; font-size: small;"><span style="color: white;">Đối với server trên internet địa chỉ bao gồm địa chỉ ip của máy host + số hiệu cổng dịch vụ (port number)</span></span></div> <div> <span style="background-color: black; color: white; font-size: small;"><br /></span></div> <div> <span style="background-color: black; color: white; font-size: small;">+ Lắng nghe (listen) các kết nối đến từ clients sử dụng hàm <b>listen()</b></span></div> <div> <span style="background-color: black; color: white; font-size: small;"><br /></span></div> <div> <span style="background-color: black; color: white; font-size: small;">+ Chấp nhận các kết nối sử dụng hàm <b>accept()</b>. Hàm này sẽ dừng (block) cho đến khi nhận được một client kết nối đến.</span></div> <div> <span style="background-color: black; color: white; font-size: small;"><br /></span></div> <div> <span style="background-color: black; color: white; font-size: small;">+ Gửi và nhận dữ liệu với client (hàm<b> read(), write()</b>)<br /><br />+ Đóng kết nối bằng hàm <b>close()</b></span></div> <span style="background-color: black; color: white; font-size: small;"><br />Dưới đây là chương trình minh họa lập trình socket TCP sử dụng socket api và pure C. Mã nguồn tham khảo gồm 2 chương trình:</span></div> <div style="font-family: Arial, Verdana, sans-serif; font-size: 13px;"> </div> <ul style="font-family: Arial, Verdana, sans-serif; font-size: 13px;"> <li><span style="background-color: black; color: white; font-size: small;">server.c</span></li> <li><span style="background-color: black; color: white; font-size: small;">client.c</span></li> </ul> <div style="font-family: Arial, Verdana, sans-serif; font-size: 13px;"> <span style="background-color: black; color: white; font-size: small;">Biên dịch và chạy 2 chương trình này (trên cùng một máy local host, hoặc 2 máy riêng biệt kết nối mạng)</span></div> <div style="font-family: Arial, Verdana, sans-serif; font-size: 13px;"> <span style="background-color: black; color: white; font-size: small;"><br /></span></div> <div style="font-family: Arial, Verdana, sans-serif; font-size: 13px;"> <span style="background-color: black; color: white; font-size: small;">- Với server:  server portnumber</span></div> <div style="font-family: Arial, Verdana, sans-serif; font-size: 13px;"> <span style="background-color: black; color: white; font-size: small;">- Với client:  client server_address portnumber</span></div> <div style="font-family: Arial, Verdana, sans-serif; font-size: 13px;"> <span style="background-color: black; color: white; font-size: small;"><br /></span></div> <div style="font-family: Arial, Verdana, sans-serif; font-size: 13px;"> <span style="background-color: black; color: white; font-size: small;">Client kết nối và gửi một thông điệp đến server, server nhận và trả lời.</span></div> <div style="font-family: Arial, Verdana, sans-serif; font-size: 13px;"> <span style="background-color: black; color: white; font-size: small;"><br /></span></div> <div style="font-family: Arial, Verdana, sans-serif; font-size: 13px;"> <span style="background-color: black; color: white; font-size: small;">Phần tiếp theo giải thích chi tiết mã nguồn</span></div> <div style="font-family: Arial, Verdana, sans-serif; font-size: 13px;"> <span style="background-color: black; color: white; font-size: small;"><br /></span></div> <div style="font-family: Arial, Verdana, sans-serif; font-size: 13px;"> <span style="color: white; font-size: small;"><b style="background-color: black;">3.1. Chương trình server.c </b></span></div> <div style="font-family: Arial, Verdana, sans-serif; font-size: 13px;"> <span style="background-color: black; color: white; font-size: small;"><br /></span></div> <div style="font-family: Arial, Verdana, sans-serif; font-size: 13px;"> <span style="background-color: black; color: white; font-size: small;"><div> </div> <div class="sites-codeblock sites-codesnippet-block" style="border: 1px solid rgb(211, 211, 211); line-height: 1; padding: 0.5em 0px 0.5em 1em;"> <div> <code>/* A simple server in the internet domain using TCP</code></div> <div> <code>   The port number is passed as an argument */</code></div> <div> <code><br /></code></div> <div> <code>#include <stdio.h></code></div> <div> <code>#include <stdlib.h></code></div> <div> <code>#include <string.h></code></div> <div> <code>#include <unistd.h></code></div> <div> <code>#include <sys/types.h> </code></div> <div> <code>#include <sys/socket.h>    //Thư viện chứa các cấu trúc cần thiết cho socket</code></div> <div> <code>#include <netinet/in.h>    //Thư viện chứa các hằng số, cấu trúc khi sử dụng địa chỉ trên internet</code></div> <div> <code>#include <errno.h></code></div> <div> <br /></div> <div> <code>int main(int argc, char *argv[])</code></div> <div> <code>{</code></div> <div> <code>     int sockfd; </code><span style="white-space: pre;"> </span><code>//socket server tạo ra để nghe kết nối</code> </div> <div> <code>     int newsockfd;</code><span style="white-space: pre;"> </span><code>//socket tạo ra khi server chấp nhận một kết nối từ client</code></div> <div> <code>     int portno;</code><span style="white-space: pre;"> </span><code>//So hieu cong dich vu</code></div> <div> <code>     </code></div> <div> <code>     char sendbuff[256];</code><span style="white-space: pre;"> </span><code>//buffer to send data</code></div> <div> <code>     char recvbuff[256];</code><span style="white-space: pre;"> </span><code>//buffer to read data</code></div> <div> <code>     </code></div> <div> <code>     struct sockaddr_in serv_addr, client_addr; //Cấu trúc chứa thông tin địa chỉ server, client</code></div> <div> <code>   </code></div> <div> <code>     int n, len;</code></div> <div> <code>     </code></div> <div>         </div> <div> <code>    //So hieu cong dich vu (port number) truyen tu tham so dong lenh </code></div> <div> <code>    if (argc < 2) {</code></div> <div> <code>         fprintf(stderr,"ERROR, no port provided\n");</code></div> <div> <code>         exit(1);</code></div> <div> <code>     }</code></div> <div> <code>     portno = atoi(argv[1]);</code><span style="white-space: pre;"> </span><code>//chuyen thanh so nguyen</code></div> <div> <code>             </code></div> <div> <code>     //Khoi tao gia tri cho cac vung nho</code></div> <div> <code>     memset(&serv_addr, '0', sizeof(serv_addr));</code></div> <div> <code>     memset(&client_addr, '0', sizeof(client_addr));</code></div> <div> <code>     memset(sendbuff, '0', 256);</code></div> <div> <code>     </code></div> <div> <code>     //Thiet lap dia chi server</code></div> <div> <code>     serv_addr.sin_family = AF_INET;</code><span style="white-space: pre;"> </span><code>      //default</code></div> <div> <code>     serv_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;  //ip server</code></div> <div> <code>     serv_addr.sin_port = htons(portno);      //port number</code></div> <div> <code>     </code></div> <div> <code>     //Tao socket</code></div> <div> <code>     sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);</code></div> <div> <code>     if (sockfd < 0) </code></div> <div> <code>        error("ERROR opening socket");</code></div> <div> <code>     </code></div> <div> <code>     //bind socket</code></div> <div> <code>     if (bind(sockfd, (struct sockaddr *) &serv_addr,sizeof(serv_addr)) < 0) </code></div> <div> <code>              error("ERROR on binding");</code></div> <div> <code>     </code></div> <div> <code>     //listening</code></div> <div> <code>     listen(sockfd,5);    //Toi da 5 backlog trong hang doi</code></div> <div> <code><br /></code></div> <div> <code>     len = sizeof(client_addr); //Dung de lay thong tin dia chi client ket noi den</code></div> <div> <br /></div> <div>              </div> <div> <code>     //Server su dung mot vong lap de lien tuc nghe va phuc vu client ket noi den</code></div> <div> <code>     while(1){</code></div> <div> <code>     </code><span style="white-space: pre;"> </span><code>printf("Server is listening at port %d\n", portno);</code></div> <div> <code>     </code><span style="white-space: pre;"> </span><code>newsockfd = accept(sockfd, (struct sockaddr *) &client_addr, (socklen_t*)&len);</code></div> <div> <code>     </code><span style="white-space: pre;"> </span><code>if (newsockfd < 0) </code></div> <div> <code>     </code><span style="white-space: pre;"> </span><code>{</code></div> <div> <code>        </code><span style="white-space: pre;">     </span><code>error("ERROR on accept");</code></div> <div> <code>        </code><span style="white-space: pre;">     </span><code>continue;</code></div> <div> <code>         }</code><span style="white-space: pre;"> </span></div> <div> <code>         char s[255]; //Chua thong tin dia chi client ket noi den</code></div> <div> <code>         inet_ntop(client_addr.sin_family,(struct sockaddr *)&client_addr,s, sizeof s);</code></div> <div> <code>         printf("server: got connection from %s\n", s);</code></div> <div> <code>                </code></div> <div> <span style="white-space: pre;">         </span><code>memset(recvbuff, 0, 256);</code></div> <div> <code>     </code><span style="white-space: pre;"> </span><code>//read data from socket</code><span style="white-space: pre;"> </span></div> <div> <code>     </code><span style="white-space: pre;"> </span><code>n = read(newsockfd,recvbuff,255);    //block den khi co du lieu tu client gui toi</code></div> <div> <code>     </code><span style="white-space: pre;"> </span><code>if (n < 0) error("ERROR reading from socket");</code></div> <div> <code>     </code><span style="white-space: pre;"> </span></div> <div> <code>         printf("Message from client: %s\n",recvbuff);</code></div> <div> <code>     </code></div> <div> <code>     </code><span style="white-space: pre;"> </span><code>//write data via socket</code></div> <div> <code>     </code><span style="white-space: pre;"> </span><code>strcpy(sendbuff, "Server has got message\n");</code></div> <div> <code>     </code><span style="white-space: pre;"> </span><code>n = write(newsockfd,sendbuff,sizeof(sendbuff));</code></div> <div> <code>     </code><span style="white-space: pre;"> </span><code>if (n < 0) error("ERROR writing to socket");</code></div> <div> <code>     </code><span style="white-space: pre;"> </span></div> <div> <code>     </code><span style="white-space: pre;"> </span><code>close(newsockfd);    //Dong ket noi cua client</code></div> <div> <code>     </code><span style="white-space: pre;"> </span><code>sleep(1);</code></div> <div> <code>     }</code></div> <div> <code>         </code></div> <div> <code>     close(sockfd);</code></div> <div> <code>     return 0; </code></div> <div> <code>}</code></div> <div> </div> </div> </span></div> <div style="font-family: Arial, Verdana, sans-serif; font-size: 13px;"> <span style="color: white; font-size: small;"><b style="background-color: black;">3.2. Chương trình client.c</b></span></div> <div style="font-family: Arial, Verdana, sans-serif; font-size: 13px;"> <span style="background-color: black; color: white; font-size: small;"><br /></span></div> <div style="font-family: Arial, Verdana, sans-serif; font-size: 13px;"> <span style="background-color: black; color: white; font-size: small;"><div> </div> <div class="sites-codeblock sites-codesnippet-block" style="border: 1px solid rgb(211, 211, 211); line-height: 1; padding: 0.5em 0px 0.5em 1em;"> <div> <code>#include <stdio.h></code></div> <div> <code>#include <stdlib.h></code></div> <div> <code>#include <unistd.h></code></div> <div> <code>#include <string.h></code></div> <div> <code>#include <sys/types.h></code></div> <div> <code>#include <sys/socket.h></code></div> <div> <code>#include <netinet/in.h></code></div> <div> <code>#include <netdb.h> </code></div> <div> <code>#include <arpa/inet.h></code></div> <div> <code>#include <errno.h></code></div> <div> <br /></div> <div> <code>int main(int argc, char *argv[])</code></div> <div> <code>{</code></div> <div> <code>    int sockfd, portno, n;</code></div> <div> <code>    struct sockaddr_in serv_addr; //Cau truc chua dia chi server ma client can biet de ket noi toi</code></div> <div> <br /></div> <div> <code>    char sendbuff[256];</code></div> <div> <code>    char recvbuff[256];</code></div> <div> <code><br /></code></div> <div> <code>    //Client nhan tham so hostname va port tu dong lenh</code></div> <div> <code>    if (argc < 3) {</code></div> <div> <code>       fprintf(stderr,"usage %s hostname port\n", argv[0]);</code></div> <div> <code>       exit(0);</code></div> <div> <code>    }</code></div> <div> <code>    portno = atoi(argv[2]); //Chuyen cong dich vu thanh so nguyen</code></div> <div> <code>   </code></div> <div> <code>   //Tao socket</code></div> <div> <code>    sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);</code></div> <div> <code>    if (sockfd < 0) </code></div> <div> <code>        error("ERROR opening socket");</code></div> <div> <code>      </code></div> <div> <code>    </code></div> <div> <code>    memset(&serv_addr, '0', sizeof(serv_addr));</code></div> <div> <code><br /></code></div> <div> <code>    //Thiet lap dia chi cua server de ket noi den</code></div> <div> <code>    serv_addr.sin_family = AF_INET;        //Mac dinh</code></div> <div> <code>    serv_addr.sin_port = htons(portno);    //Cong dich vu</code></div> <div> <code>   </code></div> <div> <code>    //Dia chi ip/domain may chu</code></div> <div> <code>    if(inet_pton(AF_INET, argv[1], &serv_addr.sin_addr)<=0)</code></div> <div> <code>    {</code></div> <div> <code>        printf("\n inet_pton error occured\n");</code></div> <div> <code>        return 1;</code></div> <div> <code>    }</code></div> <div> <br /></div> <div> <code>    //Goi ham connect de thuc hien mot ket noi den server</code></div> <div> <code>    if( connect(sockfd, (struct sockaddr *)&serv_addr, sizeof(serv_addr)) < 0)</code></div> <div> <code>    {</code></div> <div> <code>       printf("\n Error : Connect Failed \n");</code></div> <div> <code>       return 1;</code></div> <div> <code>    }</code></div> <div> <code>        </code></div> <div> <code>    printf("Please enter the message: ");</code></div> <div> <code>    </code></div> <div> <code>    memset(sendbuff, 0, 256);</code><span style="white-space: pre;"> </span><code>//Khoi tao buffer</code></div> <div> <code>    fgets(sendbuff,255,stdin);</code><span style="white-space: pre;"> </span><code>//Chua thong diep doc tu ban phim </code></div> <div> <code>    </code></div> <div> <code>    //Gui du lieu den server bang cach ghi ra socket vua thiet lap</code></div> <div> <code>    n = write(sockfd,sendbuff,strlen(sendbuff));</code></div> <div> <code>    if (n < 0) </code></div> <div> <code>         error("ERROR writing to socket");</code></div> <div> <code>    </code></div> <div> <code>    //Nhan du lieu tu server</code></div> <div> <code>    memset(recvbuff, 0, 256);</code></div> <div> <code>    n = read(sockfd,recvbuff,255);</code></div> <div> <code>    if (n < 0) </code></div> <div> <code>         error("ERROR reading from socket");</code></div> <div> <code>    printf("%s\n",recvbuff);</code></div> <div> <code>   </code></div> <div> <code>    close(sockfd); //Dong socket </code></div> <div> <code>    return 0;</code></div> <div> <code>}</code></div> </div> </span></div>

Lập trình socket trên Linux

1. Giới thiệu về mô hình client/server - Là mô hình phổ biến cho giao tiếp giữa 2 tiến trình/2 máy, trong đó, tiến trình client kết nối...

Read more »