getaddrinfo函数详解

旧城等待， 2022-08-07 00:27 102阅读 0赞

gethostbyname和gethostbyaddr这两个函数仅仅支持IPv4，getaddrinfo函数能够处理名字到地址以及服务到端口这两 种转换，返回的是一个sockaddr结构的链表而不是一个地址清单。这些sockaddr结构随后可由套接口函数直接使用。如此以 来，getaddrinfo函数把协议相关性安全隐藏在这个库函数内部。应用程序只要处理由getaddrinfo函数填写的套接口地址结构。该函数在 POSIX规范中定义了。  
  
\#include<netdb.h>  
int getaddrinfo( const char \*hostname, const char \*service, const struct addrinfo \*hints, struct addrinfo \*\*result );  
返回0： 成功  
返回非0： 出错  
  
hostname:一个主机名或者地址串(IPv4的点分十进制串或者IPv6的16进制串)  
service：一个服务名或者10进制端口号数串。  
hints： 可以是一个空指针，也可以是一个指向某个addrinfo结构的指针，调用者在这个结构中填入关于期望返回的信息类型的暗示。举例来说：如果指定的服务既 支持TCP也支持UDP，那么调用者可以把hints结构中的ai\_socktype成员设置成SOCK\_DGRAM使得返回的仅仅是适用于数据报套接口 的信息。  
  
本函数通过result指针参数返回一个指向addrinfo结构链表的指针，而addrinfo结构定义在头文件netdb.h中：  
struct addrinfo\{   
int ai\_flags;   
int ai\_family;  
int ai\_socktype;  
int ai\_protocol;  
socklen\_t ai\_addrlen;  
char \*ai\_canonname;  
struct sockaddr \*ai\_addr;  
struct addrinfo \*ai\_next;  
\};  
  
如果本函数返回成功，那么由result参数指向的变量已被填入一个指针，它指向的是由其中的ai\_next成员串联起来的addrinfo结构链表。可以导致返回多个addrinfo结构的情形有以下2个：  
1. 如果与hostname参数关联的地址有多个，那么适用于所请求地址簇的每个地址都返回一个对应的结构。  
2. 如果service参数指定的服务支持多个套接口类型，那么每个套接口类型都可能返回一个对应的结构，具体取决于hints结构的ai\_socktype成员。  
  
我们必须先分配一个hints结构，把它清零后填写需要的字段，再调用getaddrinfo然后遍历一个链表逐个尝试每个返回地址。  
  
getaddrinfo解决了把主机名和服务名转换成套接口地址结构的问题。  
  
其中，如果getaddrinfo出错，那么返回一个非0的错误值。  
  
\#include<netdb.h>  
const char \*gai\_strerror( int error );  
该函数以getaddrinfo返回的非0错误值的名字和含义为他的唯一参数，返回一个指向对应的出错信息串的指针。  
  
由getaddrinfo返回的所有存储空间都是动态获取的，这些存储空间必须通过调用freeaddrinfo返回给系统。  
\#include< netdb.h >  
void freeaddrinfo( struct addrinfo \*ai );  
  
ai参数应指向由getaddrinfo返回的第一个addrinfo结构。这个连表中的所有结构以及它们指向的任何动态存储空间都被释放掉。  
  
  
例子：  
struct addrinfo \*host\_serv( const char \*host, const char \*serv, int family, int socktype )  
\{   
int n;  
struct addrinfo hints, \*res;  
  
bzero( &hints, sizeof(struct addrinfo) );  
hints.ai\_flags = AI\_CANONNAME;  
hints.ai\_family = family;  
hints.ai\_socktype = socktype;  
  
if( (n = getaddrinfo( host, serv, &hints, &res ) ) != 0 )  
return (NULL);  
  
return ( res );  
\}  
  
SOCK\_STREAM 可靠的数据流  
AF\_UNSPEC 是ip4和ip6  
  
1．getaddrinfo函数原型  
函数 参数说明  
int getaddrinfo(  
const char\* nodename  
const char\* servname,  
const struct addrinfo\* hints,//  
struct addrinfo\*\* res  
); nodename:节点名可以是主机名，也可以是数字地址。（IPV4的10进点分，或是IPV6的16进制）  
servname:包含十进制数的端口号或服务名如（ftp,http）  
hints:是一个空指针或指向一个addrinfo结构的指针，由调用者填写关于它所想返回的信息类型的线索。  
res:存放返回addrinfo结构链表的指针  
  
  
Getaddrinfo提供独立于协议的名称解析。  
函数的前两个参数分别是节点名和服务名。节点名可以是主机名，也可以是地址串(IPv4的点分十进制数表示或IPv6的十六进制数字串)。服务名可以是十进制的端口号，也可以是已定义的服务名称，如ftp、http等。注意：其中节点名和服务名都是可选项，即节点名或服务名可以为NULL，此时调用的结果将取缺省设置，后面将详细讨论。  
函数的第三个参数hints是addrinfo结构的指针，由调用者填写关于它所想返回的信息类型的线索。函数的返回值是一个指向addrinfo结构的链表指针res。  
2．addrinfo结构  
结构 固定的参数  
typedef struct addrinfo \{   
int ai\_flags;  
int ai\_family;  
int ai\_socktype;  
int ai\_protocol;  
size\_t ai\_addrlen;  
char\* ai\_canonname;  
struct sockaddr\* ai\_addr;  
struct addrinfo\* ai\_next;  
\} ai\_addrlen must be zero or a null pointer  
ai\_canonname must be zero or a null pointer  
ai\_addr must be zero or a null pointer  
ai\_next must be zero or a null pointer  
可以改动的参数  
ai\_flags:AI\_PASSIVE,AI\_CANONNAME,AI\_NUMERICHOST  
ai\_family: AF\_INET,AF\_INET6  
ai\_socktype:SOCK\_STREAM,SOCK\_DGRAM  
ai\_protocol:IPPROTO\_IP, IPPROTO\_IPV4, IPPROTO\_IPV6 etc.  
  
3 参数说明  
在getaddrinfo函数之前通常需要对以下6个参数进行以下设置：nodename、servname、hints的ai\_flags、ai\_family、ai\_socktype、ai\_protocol  
在6项参数中，对函数影响最大的是nodename，sername和hints.ai\_flag  
而ai\_family只是有地址为v4地址或v6地址的区别。而ai\_protocol一般是为0不作改动。  
其中ai\_flags、ai\_family、ai\_socktype说明如下：  
参数 取值 值 说明  
ai\_family AF\_INET 2 IPv4  
AF\_INET6 23 IPv6  
AF\_UNSPEC 0 协议无关  
ai\_protocol IPPROTO\_IP 0 IP协议  
IPPROTO\_IPV4 4 IPv4  
IPPROTO\_IPV6 41 IPv6  
IPPROTO\_UDP 17 UDP  
IPPROTO\_TCP 6 TCP  
ai\_socktype SOCK\_STREAM 1 流  
SOCK\_DGRAM 2 数据报  
ai\_flags AI\_PASSIVE 1 被动的，用于bind，通常用于server socket  
AI\_CANONNAME 2   
  
AI\_NUMERICHOST 4 地址为数字串  
  
  
对于ai\_flags值的说明：  
AI\_NUMERICHOST AI\_CANONNAME AI\_PASSIVE  
0/1 0/1 0/1  
  
如上表所示，ai\_flagsde值范围为0~7，取决于程序如何设置3个标志位，比如设置ai\_flags为“AI\_PASSIVE|AI\_CANONNAME”，ai\_flags值就为3。三个参数的含义分别为：  
(1)AI\_PASSIVE当此标志置位时，表示调用者将在bind()函数调用中使用返回的地址结构。当此标志不置位时，表示将在connect()函数调用中使用。  
当节点名位NULL，且此标志置位，则返回的地址将是通配地址。  
如果节点名NULL，且此标志不置位，则返回的地址将是回环地址。  
(2)AI\_CANNONAME当此标志置位时，在函数所返回的第一个addrinfo结构中的ai\_cannoname成员中，应该包含一个以空字符结尾的字符串，字符串的内容是节点名的正规名。  
(3)AI\_NUMERICHOST当此标志置位时，此标志表示调用中的节点名必须是一个数字地址字符串。

有这样一个C/S程序，server提供一个叫做ruptime的服务，功能是当有客户端连接时调用ruptime程序，并将结果发送到client。可是现在的问题是，这个服务系统本来是没有的，所以调用getaddrinfo的时候会返回如下错误：

代码:

<div dir="ltr" style="TEXT-ALIGN: left">Servname not supported for ai_socktype</div>

我觉得可能是需要编辑/etc/service文件把自己这个服务加进去，可是我加了之后没管用(设的端口是4000)，开机的时候提示启动服务失败，所以我的问题就是如何开启我这个服务器程序提供的服务

个人认为，这个问题就是对getaddrinfo函数的应用和理解，下面帖子的内容基本上是对Advanced Programming in linux Environment这本书里的16-6等几个程序的解释，刚开始对getaddrinfo这个函数和编辑/etc/service等不了解，所会有以上的问题存在。下面是资料。

bumpy:~/tmp$ gcc a.c  
bumpy:~/tmp$ ./a.out <==== 没有改/etc/services 前  
getaddrinfo error: Servname not supported for ai\_socktype  
bumpy:~/tmp$ vi a.c  
bumpy:~/tmp$ sudo vi /etc/services <==== 添加ruptimed 4000/tcp到合适的位置（你的服务里没有别的是4000吧）  
bumpy:~/tmp$ ./a.out  
OK

真是惭愧啊，本来是问问题的，竟然加精了，其实功劳多半是算roamingo兄弟的，我本来想在程序版再发一篇关于如何使用getsockaddr这个函数的，不过既然这样，我就在这里写吧，如果版主觉得不合适，也可以转到程序版，下面的代码是基于apue第十六章并自己加以修改，以前我以前都是在windows下开发的网络程序，而且中间隔了很长时间，而linux下的c编程又刚接触不久，所以有什么地方理解不到位，希望兄弟们指正。  
  
getsockaddr这个函数的功能是将主机名映射成主机的地址，是个新的接口，以取代以前的gethostbyname这个函数，因为后者不能处理ipv6的地址，并且以被标记为废弃，关于参数的细节有兴趣的朋友可以查帮助，我这里主要说一下应该注意的问题，在使用中，最重要的是hint.ai\_flags这个参数的设定问题，服务器端和客户端都分成两种情况，先说服务器端：  
  
1，服务器端以服务的形式提供给用户，相关的代码在3楼，下面的代码是用到的库函数

代码:

\#include <sys/socket.h>  
\#include <sys/resource.h>  
\#include <sys/stat.h>  
\#include <errno.h>  
\#include <unistd.h>  
\#include <stdio.h>  
\#include <stdlib.h>  
\#include <string.h>  
\#include <signal.h>  
\#include <fcntl.h>  
\#include <syslog.h>  
  
\#define MAXSLEEP 128  
  
int  
connect\_retry(int sockfd, const struct sockaddr \*addr, socklen\_t alen)  
\{  
int nsec;  
  
for (nsec = 1; nsec <= MAXSLEEP; nsec <<= 1) \{  
if (connect(sockfd, addr, alen) == 0)  
return(0);  
if (nsec <= MAXSLEEP/2)  
sleep(nsec);  
\}  
return(-1);  
\}  
  
int  
initserver(int type, const struct sockaddr \*addr, socklen\_t alen, int qlen)  
\{  
int fd;  
int err = 0;  
int reuse = 1;  
  
if ((fd = socket(addr->sa\_family, type, 0)) < 0)  
return(-1);  
if (setsockopt(fd, SOL\_SOCKET, SO\_REUSEADDR, &reuse, sizeof(int)) < 0) \{  
err = errno;  
goto errout;  
\}  
if (bind(fd, addr, alen) < 0) \{  
err = errno;  
goto errout;  
\}  
if ((type == SOCK\_STREAM) || (type == SOCK\_SEQPACKET)) \{  
if (listen(fd, qlen) < 0) \{  
err = errno;  
goto errout;  
\}  
\}  
return(fd);  
errout:  
close(fd);  
errno = err;  
return(-1);  
\}  
  
void  
daemonize(const char \*cmd)  
\{  
int i, fd0, fd1, fd2;  
pid\_t pid;  
struct rlimit rl;  
struct sigaction sa;  
  
umask(0);  
  
if (getrlimit(RLIMIT\_NOFILE, &rl) < 0) \{  
printf("getrlimit failed");  
exit(1);  
\}  
  
if ((pid = fork()) < 0) \{  
printf("first fork failed");  
exit(1);  
\} else if (pid > 0) \{  
exit(0);  
\}  
  
setsid();  
  
sa.sa\_handler = SIG\_IGN;  
sigemptyset(&sa.sa\_mask);  
sa.sa\_flags = 0;  
if (sigaction(SIGHUP, &sa, NULL) < 0) \{  
printf("sigaction failed");  
exit(1);  
\}  
if ((pid = fork()) < 0) \{  
printf("second fork failed");  
exit(1);  
\} else if (pid > 0) \{  
exit(0);  
\}  
  
if (chdir("/") < 0) \{  
printf("chdir failed");  
exit(1);  
\}  
  
if (rl.rlim\_max == RLIM\_INFINITY)  
rl.rlim\_max = 1024;  
for (i = 0; i < rl.rlim\_max; i++)  
close(i);  
  
fd0 = open("/dev/null", O\_RDWR);  
fd1 = dup(0);  
fd2 = dup(0);  
  
openlog(cmd, LOG\_CONS, LOG\_DAEMON);  
if (fd0 != 0 || fd1 != 1 || fd2 != 2) \{  
syslog(LOG\_ERR, "unexpected file descriptor %d %d %d", fd0, fd1, fd2);  
exit(1);  
\}  
\}

首先说说什么是服务，端口号大家都知道，比如smtp这个就是服务，而它使用的端口号是25，但是系统怎么知道它需要使用端口25呢，就是通过在/etc/services这个文件里进行登记，打开它你会发现里面登记了几乎所有的像ftp,dns这样的公开的服务，同样的道理，如果我们要使用自己的服务，也需要在里面登记，但要注意端口号不能小于1024，并且不能和已登记的重复，还有一点是关于服务名，这个名字没有必要和程序名一样，比如上面的代码， 程序名是ruptimed,而服务名是ruptime,只要你认为能代表程序的功能就行。现在大家应该知道了什么是服务了，就是程序的代号。现在再回到getaddrinfo这个函数，当我将第二个参数设为服务名（ruptime）时，返回的结果里的端口号就是在/etc/services里登记的端口号，有人会说了，那第一个参数呢？是这样的，大家可以打开/etc/hosts这个文件，在开头有几行主机名和地址的列表，下面是我的hosts文件的内容：

代码:

127.0.0.1 localhost  
192.168.1.104 wawxdyy  
  
\# The following lines are desirable for IPv6 capable hosts  
::1 ip6-localhost ip6-loopback  
fe00::0 ip6-localnet  
ff00::0 ip6-mcastprefix  
ff02::1 ip6-allnodes  
ff02::2 ip6-allrouters  
ff02::3 ip6-allhosts

如果我将第一个参数设为localhost，那么返回的地址就是127.0.0.1，如果设为wawxdyy，返回的就是192.168.1.104。  
如果要想以服务的形式运行服务器程序，这两个参数一定要明确指定，并且主机名不能是localhost，只有这样返回的结果才是有效的，才能用于后面的绑定。  
2 服务器程序用端口号的形式发布：这种情况下就没有必要在/etc/services里登记了，但是hint结构的ai\_flags的参数设定有注意的地方，在上面的那种情况，因为主机名和服务名都明确提供了，所以即使ai\_flags设为0也能返回正确的结果，但是现在我们将第二个参数设为端口号，这样的话，我们必须将hint结构的ai\_flags设为AI\_PASSIVE，这样返回的结果才能用于后面的监听绑定，否则不能， 因为AI\_PASSIVE就是告诉getaddrinfo返回的地址是用于监听绑定的。下面是相关的代码：

代码:

\#include <stdio.h>  
\#include <stdlib.h>  
\#include <string.h>  
\#include <errno.h>  
\#include <unistd.h>  
\#include <syslog.h>  
\#include <netdb.h>  
\#include <sys/socket.h>  
\#include <netinet/in.h>  
\#include <arpa/inet.h>  
\#include <sys/wait.h>  
\#include <fcntl.h>  
  
\#ifndef HOST\_NAME\_MAX  
\#define HOST\_NAME\_MAX 64  
\#endif  
  
\#define BUFLEN 128  
\#define QLEN 10  
  
extern int initserver(int, const struct sockaddr \*, socklen\_t, int);  
extern void daemonize(const char \*);  
  
void  
serve(int sockfd)  
\{  
int clfd, status;  
pid\_t pid;  
  
for (;;) \{  
if ((clfd = accept(sockfd, NULL, NULL)) < 0) \{  
syslog(LOG\_ERR, "accept error: %m/n");  
exit(-1);  
\}  
  
if ((pid = fork()) < 0) \{  
syslog(LOG\_ERR, "fork error: %m/n");  
exit(-1);  
\} else if (pid == 0) \{  
if (dup2(clfd, STDOUT\_FILENO) != STDOUT\_FILENO ||  
dup2(clfd, STDERR\_FILENO) != STDERR\_FILENO) \{  
syslog(LOG\_ERR, "dup2 error: %m/n");  
exit(-1);  
\}  
close(clfd);  
execl("/usr/bin/uptime", "uptime", (char \*)0);  
syslog(LOG\_ERR, "unexpected return from execl: %m");  
\} else \{  
close(clfd);  
waitpid(pid, &status, 0);  
\}  
\}  
\}  
  
int  
main(void)  
\{  
struct addrinfo \*ailist, \*aip;  
struct addrinfo hint;  
struct sockaddr\_in \*sinp;  
int sockfd;  
int err, n;  
char \*host;  
char buf\[INET\_ADDRSTRLEN\];  
  
\#ifdef \_SC\_HOST\_NAME\_MAX  
n = sysconf(\_SC\_HOST\_NAME\_MAX);  
if (n < 0)  
\#endif  
n = HOST\_NAME\_MAX;  
  
if ((host = malloc(n)) == NULL) \{  
printf("malloc error: %s/n", strerror(errno));  
exit(-1);  
\}  
if (gethostname(host, n) < 0) \{  
printf("gethostname error: %s/n", strerror(errno));  
exit(-1);  
\}  
syslog(LOG\_ERR, "hostname is %s", host);  
daemonize("ruptimed");  
  
hint.ai\_flags = AI\_PASSIVE;  
hint.ai\_family = 0;  
hint.ai\_socktype = SOCK\_STREAM;  
hint.ai\_protocol = 0;  
hint.ai\_addrlen = 0;  
hint.ai\_addr = NULL;  
hint.ai\_canonname = NULL;  
hint.ai\_next = NULL;  
if ((err = getaddrinfo(NULL, "2000", &hint, &ailist)) != 0) \{  
syslog(LOG\_ERR, "getaddrinfo error: %s", gai\_strerror(err));  
exit(-1);  
\}  
for (aip = ailist; aip != NULL; aip = aip->ai\_next) \{  
sinp = (struct sockaddr\_in \*)aip->ai\_addr;  
short port = ntohs(sinp->sin\_port);  
syslog(LOG\_ERR, "port is %d/n", port);  
if (inet\_ntop(aip->ai\_family, &sinp->sin\_addr, buf, INET\_ADDRSTRLEN) != NULL)  
syslog(LOG\_ERR, "addr is %s/n", buf);  
if ((sockfd = initserver(aip->ai\_socktype, aip->ai\_addr,  
aip->ai\_addrlen, QLEN)) >= 0) \{  
serve(sockfd);  
exit(0);  
\}  
\}  
exit(-1);  
\}

再来说说客户端：相似地也有两种情况：  
1 以服务的方式连接服务器：如果用户只知道服务器提供的服务，而不知道其端口号，就用这种方式，并且我们也需要在/etc/services里登记，否则也会出现“Servname not supported for ai\_socktype”这样的错误，但是端口号不必于服务器端一样,下面是代码：

代码:

\#include <unistd.h>  
\#include <stdio.h>  
\#include <stdlib.h>  
\#include <string.h>  
\#include <errno.h>  
\#include <netdb.h>  
\#include <sys/socket.h>  
\#include <arpa/inet.h>  
\#include <netinet/in.h>  
  
\#define BUFLEN 128  
  
extern connect\_retry(int sockfd, const struct sockaddr \*addr, socklen\_t alen);  
  
int  
print\_uptime(int sockfd)  
\{  
int n;  
char buf\[BUFLEN\];  
  
while ((n= recv(sockfd, buf, BUFLEN, 0)) > 0) \{  
if (write(STDOUT\_FILENO, buf, n) != n)  
return(-1);  
\}  
if (n < 0)  
return(-1);  
if (n == 0)  
printf("nothing received/n");  
return(0);  
\}  
  
int  
main(int argc, char \*argv\[\])  
\{  
struct addrinfo \*ailist, \*aip;  
struct addrinfo hint;  
struct sockaddr\_in \*sinp;  
int sockfd;  
int err;  
char seraddr\[INET\_ADDRSTRLEN\];  
short serport;  
  
if (argc != 2) \{  
printf("usage: %s <hostname>/n", argv\[0\]);  
exit(-1);  
\}  
  
hint.ai\_family = 0;  
hint.ai\_socktype = SOCK\_STREAM;  
hint.ai\_flags = AI\_CANONNAME;  
hint.ai\_protocol = 0;  
hint.ai\_addrlen = 0;  
hint.ai\_addr = NULL;  
hint.ai\_canonname = NULL;  
hint.ai\_next = NULL;  
if (( err = getaddrinfo(argv\[1\], "ruptime", &hint, &ailist)) != 0) \{  
printf("getaddrinfo error: %s/n", gai\_strerror(err));  
exit(-1);  
\}  
printf("getaddrinfo ok/n");  
for (aip = ailist; aip != NULL; aip = aip->ai\_next) \{  
  
sinp = (struct sockaddr\_in \*)aip->ai\_addr;  
if (inet\_ntop(sinp->sin\_family, &sinp->sin\_addr, seraddr, INET\_ADDRSTRLEN) != NULL)  
\{  
printf("server address is %s/n", seraddr);  
\}  
serport = ntohs(sinp->sin\_port);  
printf("server port is %d/n", serport);  
  
if ((sockfd = socket(aip->ai\_family, SOCK\_STREAM, 0)) < 0) \{  
printf("create socket failed: %s/n", strerror(errno));  
exit(-1);  
\}printf("create socket ok/n");  
if (connect\_retry(sockfd, aip->ai\_addr, aip->ai\_addrlen) < 0) \{  
printf("can't connect to %s: %s/n", argv\[1\], strerror(errno));  
exit(-1);  
\} else \{  
printf("connect ok/n");  
if (print\_uptime(sockfd) < 0) \{  
printf("print\_uptime error: %s/n", strerror(errno));  
exit(-1);  
\}  
\}  
\}  
exit(0);  
\}

2 以端口号的方式连接服务器：这个就有一点需要注意，hint的ai\_flags不要设为AI\_PASSIVE，因为返回的地址不是用来监听绑定的，一般设为AI\_CANONNAME，代码就不贴了，照这上面的改改就可以了。  
  
我自认为不太会写东西，并且由于种种原因，已经24小时没睡了，脑袋有点晕，再加上水平有限，所以有错误的地方兄弟们请指出来，另外有看不太明白的地方就跟帖，最后谢谢版主给我这个精，大家互相学习。

当然这只是利用getaddrinfo函数来写服务和客户程序。