Perl Socket 編程

Socket又稱"套接字"，應用程序通常通過"套接字"向網絡發出請求或者應答網絡請求，使主機間或者一臺計算機上的進程間可以通訊。

本章節我們為大家接收 Perl 語言中如何使用 Socket 服務。

創建服務端

  • 使用 socket 函數來創建 socket服務。

  • 使用 bind 函數綁定端口。

  • 使用 listen 函數監聽端口。

  • 使用 accept 函數接收客戶端請求。

創建客戶端

  • 使用 socket 函數來創建 socket 服務。

  • 使用 connect 函數連接到 socket 服務端。

以下圖表演示了客戶端與服務端之間的通信流程：

服務端 socket 函數

socket 函數

Perl 中，我們用 socket（）函數來創建套接字，語法格式如下：

socket( SOCKET, DOMAIN, TYPE, PROTOCOL );

參數解析：

  • DOMAIN 創建的套接字指定協議集。 例如：

    • AF_INET 表示IPv4網絡協議
    • AF_INET6 表示IPv6
    • AF_UNIX 表示本地套接字（使用一個文件）

  • TYPE 套接字類型可以根據是面向連接的還是非連接分為SOCK_STREAM或SOCK_DGRAM

  • PROTOCOL 應該是 (getprotobyname('tcp'))[2]。指定實際使用的傳輸協議。

所以 socket 函數調用方式如下：

use Socket     # 定義了 PF_INET 和 SOCK_STREAM

socket(SOCKET,PF_INET,SOCK_STREAM,(getprotobyname('tcp'))[2]);

bind() 函數

使用 bind() 為套接字分配一個地址：

bind( SOCKET, ADDRESS );

SOCKET 一個socket的描述符。 ADDRESS 是 socket 地址 ( TCP/IP ) 包含了三個元素:

  • 地址簇 (TCP/IP, 是 AF_INET, 在你系統上可能是 2)

  • 端口號 (例如 21)

  • 網絡地址 (例如 10.12.12.168)

使用socket()創建套接字后，只賦予其所使用的協議，并未分配地址。在接受其它主機的連接前，必須先調用bind()為套接字分配一個地址。

簡單實例如下：

use Socket        # 定義了 PF_INET 和 SOCK_STREAM

$port = 12345;    # 監聽的端口
$server_ip_address = "10.12.12.168";
bind( SOCKET, pack_sockaddr_in($port, inet_aton($server_ip_address)))
   or die "無法綁定端口! \n";

or die 在綁定地址失敗后執行。

通過設置 setsockopt() 可選項 SO_REUSEADDR 設置端口可立即重復使用。

pack_sockaddr_in() 函數將地址轉換為二進制格式。

listen() 函數

當socket和一個地址綁定之后，listen()函數會開始監聽可能的連接請求。然而，這只能在有可靠數據流保證的時候使用：

listen( SOCKET, QUEUESIZE );

SOCKET : 一個socket的描述符。

QUEUESIZE : 是 一個決定監聽隊列大小的整數，當有一個連接請求到來，就會進入此監聽隊列；當一個連接請求被accept()接受，則從監聽隊列中移出；當隊列滿后，新的連接請求會返回錯誤。

一旦連接被接受，返回0表示成功，錯誤返回-1。

accept() 函數

accept() 函數接受請求的socket連接。如果成功則返回壓縮形式的網絡地址，否則返回FALSE： 

accept( NEW_SOCKET, SOCKET );

SOCKET : 一個socket的描述符。

ADDRESS : ADDRESS 是 socket 地址 ( TCP/IP ) 包含了三個元素:

  • 地址簇 (TCP/IP, 是 AF_INET, 在你系統上可能是 2)

  • 端口號 (例如 21)

  • 網絡地址 (例如 10.12.12.168)

accept() 通常應用在無限循環當中：

while(1) {
   accept( NEW_SOCKET, SOCKT );
   .......
}

以上實例可以實時監聽客戶端的請求。

客戶端函數

connect() 函數

connect()系統調用為一個套接字設置連接，參數有文件描述符和主機地址。 

connect( SOCKET, ADDRESS );

以下創建一個連接到服務端 socket 的實例：

$port = 21;    #  ftp 端口
$server_ip_address = "10.12.12.168";
connect( SOCKET, pack_sockaddr_in($port, inet_aton($server_ip_address)))
    or die "無法綁定端口! \n";

完整實例

接下來我們通過一個完整實例來了解下所有 socket 函數的應用：

服務端 server.pl 代碼：

#!/usr/bin/perl -w
# Filename : server.pl

use strict;
use Socket;

# 使用端口 7890 作為默認值
my $port = shift || 7890;
my $proto = getprotobyname('tcp');
my $server = "localhost";  # 設置本地地址

# 創建 socket, 端口可重復使用，創建多個連接
socket(SOCKET, PF_INET, SOCK_STREAM, $proto)
   or die "無法打開 socket $!\n";
setsockopt(SOCKET, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, 1)
   or die "無法設置 SO_REUSEADDR $!\n";

# 綁定端口并監聽
bind( SOCKET, pack_sockaddr_in($port, inet_aton($server)))
   or die "無法綁定端口 $port! \n";

listen(SOCKET, 5) or die "listen: $!";
print "訪問啟動：$port\n";

# 接收請求
my $client_addr;
while ($client_addr = accept(NEW_SOCKET, SOCKET)) {
   # send them a message, close connection
   my $name = gethostbyaddr($client_addr, AF_INET );
   print NEW_SOCKET "我是來自服務端的信息";
   print "Connection recieved from $name\n";
   close NEW_SOCKET;
}

打開一個終端，執行以下代碼：

$ perl sever.pl
訪問啟動：7890

客戶端 client.pl 代碼：

#!/usr/bin/perl -w
# Filename : client.pl

use strict;
use Socket;

# 初始化地址與端口
my $host = shift || 'localhost';
my $port = shift || 7890;
my $server = "localhost";  # 主機地址

# 創建 socket 并連接
socket(SOCKET,PF_INET,SOCK_STREAM,(getprotobyname('tcp'))[2])
   or die "無法創建 socket $!\n";
connect( SOCKET, pack_sockaddr_in($port, inet_aton($server)))
   or die "無法連接：port $port! \n";

my $line;
while ($line = <SOCKET>) {
        print "$line\n";
}
close SOCKET or die "close: $!";

打開另外一個終端，執行以下代碼：

$ perl client.pl
我是來自服務端的信息