第十二課：樹莓派搭建伺服器
第一課：什麼是樹莓派
第二課：基於樹莓派的10個經典專案
第三課：購買您的第一個樹莓派
第四課：如何安裝樹莓派系統
第五課：樹莓派C語言程式設計手冊
第六課：樹莓派led控制
第七課：樹莓派按鍵控制
第八課：樹莓派PWM(脈寬調製)
第九課：樹莓派數碼管顯示
第十課：樹莓派如何讀取溫溼度感測器(dht11)數據
第十一課：樹莓派控制電機
我們要實現的功能是什麼
很多時候，我們需要遠端控制樹莓派，給它發送一個命令，再讓樹莓派去控制某一個裝置，此時我們需要在樹莓派上用C或者C++或者Python搭建一個伺服器，然後在另一臺裝置開發一個用戶端，這個裝置可以是筆電，臺式機，或者手機，也可以是另一個樹莓派，場景是這樣的：
如何做實驗
我們並不能去控制昂貴的裝置，因爲成本太貴，我們先從小東西開始做，比如，我們可以讓樹莓派控制燈，然後用QT在筆電上開發一個控制介面，或者用手機開發一個小程式，給樹莓派發送命令。就像這樣：
複雜一點的像這樣：
程式設計思路
我們通常把樹莓派叫伺服器，這個伺服器其實並不複雜，就是一個不到100行的c程式，在樹莓派上執行就可以搭建起來。而，用戶端就是執行另一個程式的裝置，用於發送控制命令給伺服器的。
伺服器和用戶端的通訊協定比較常見的使用TCP(或者UDP)，所以這裏面更多的知識就是TCP/IP協定了。
搭建TCP伺服器的步驟如下：
1) 建立TCP通訊端
我們需要呼叫socket函數，建立一個通訊端，得到一個檔案描述符。
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
int socket(int domain, int type, int protocol);
參數說明：
第一個參數傳AF_INET，表示IPV4地址域；
第二個參數傳SOCK_STREAM，表示建立的通訊端是基於TCP協定的；
第三個參數傳0
返回值：
如果成功，則返回一個大於0的整數，代表通訊端檔案描述符
如果失敗，則返回-1
2）系結IP地址和埠號
通訊端建立後，我們需要把樹莓派的IP地址和埠號系結到通訊端上，怎麼操作呢
int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr,socklen_t addrlen);
參數說明：
第一個參數就是步驟一中，socket函數的返回值
第二個參數是一個結構體，我們一般傳另一個同等結構體
struct sockaddr_in{
short int sin_family; //地址族(Address Family)
unsigned short int sin_port; //16位元 TCP/UDP埠號
struct in_addr sin_addr; //32位元 IP地址
char sin_zero[8]; //不使用,對齊作用
};
上面結構體中第一個成員sin_family，表示地址家族，什麼是地址家族呢？
地址家族：
地址家族表示有一個家族，裏面都是地址，那麼有哪些呢？
Name Purpose Man page
AF_UNIX, AF_LOCAL Local communication unix(7)----------------------本地操作
AF_INET IPv4 Internet protocols ip(7) -----------------------IPV4，我們一般使用這個
AF_INET6 IPv6 Internet protocols ipv6(7) ------------------------IPV6
AF_IPX IPX - Novell protocols
AF_NETLINK Kernel user interface device netlink(7)
AF_X25 ITU-T X.25 / ISO-8208 protocol x25(7)
AF_AX25 Amateur radio AX.25 protocol
AF_ATMPVC Access to raw ATM PVCs
AF_APPLETALK AppleTalk ddp(7)
AF_PACKET Low level packet interface packet(7)
埠號
結構體中的第二個參數，是埠號，什麼是埠號呢？
埠號是一個16位元正整數，用來標識計算機系統中的某一個網路應用，比如我們開啓電腦，電腦啓動了很多軟體，其中就有網路應用程式，每一個網路應用程式都對應一個唯一的埠號(在本機唯一)。
埠號，是一種國際資源，什麼意思呢，就是由世界統一指定的(IEEE,國際電子工程協會)統一規劃，分配，比如25這個埠號是給STMP（郵件使用的，我們通過發郵件就是使用的這個埠），23是給遠端登陸使用的，22號埠是給ssh使用的，80是給http協定使用的(我們上網，輸入網址http，預設就是這個埠號)
那麼，我們自己寫一個網路應用程式，也需要一個埠號，而且這個埠號不能跟國際通用的同號，一般使用8000以上。而且，伺服器和用戶端都需要一個埠號，且不同號。
所以，我一般使用8990，或者9000都可以。
IP地址
IP地址，雖然很多人對它的原理不是很理解，但是大家都見過，比如192.168.1.100，192.168.1.1等等，這些都是我們區域網常用的IP地址，這種IP地址是IPV4，所以我們在呼叫socket函數的時候，第一個參數就是AF_INET,就表示使用IPV4，這個V4就表示版本4。
那麼我們的IP地址使用多少呢？
這個IP不能隨便設定，必須是一個有效的IP地址，所以，我們就填樹莓派本身的IP地址，你可以ifconfig檢視：
這裏的192.168.137.243就是樹莓派的IP地址，我們就應該填這個。
結構體第四個成員——sin_zero[8]
註釋中說，用做填充用，這個涉及到結構體對齊，關於這個知識點，大家參考下面 下麪部落格
https://blog.csdn.net/kuimzzs/article/details/81605160
bind函數的第三個參數
第三個參數的意思是，告訴bind函數，第二個參數專用記憶體多少位元組，其實這是一個固定值——16位元組。你可以直接填16位元組，也可以用sizeof(struct sockaddr_in)，也可以用sizeof(struct sockaddr)。
bind返回值
bind呼叫，如果返回0，則表示系結成功，-1表示系結失敗，如果返回-1，你可以通過perror函數列印出失敗原因。
3） 偵聽
偵聽，是伺服器系結好IP和埠號後要求做的事情，表示準備就緒了，像偵察兵一樣偵聽是否有人要存取伺服器(連線伺服器，善意的)。
偵聽的函數：
int listen(int sockfd, int backlog);
這個函數很簡單
第一個參數：
傳socket函數的返回值
第二個參數：
傳10或者5，總之不要太大，也不要太小，比如0，1，2之類的，表示偵聽佇列長度。
第二個參數，其實你不用關心這個函數的內部實現原理，你按這樣做就行了。但是還是有人不死心，不放心，總覺得還不夠理解，如果是這樣，你可以這樣理解：
這個參數，形象的解釋，就像我們去銀行大廳辦理業務，前面有一個1米線，我們有兩撥人，一撥人在1米線前排隊，還有一撥人，坐在椅子上等候，在1米線上排隊的人，這個佇列長度就是我們這裏的第2個參數10，表示佇列長度最大是10個人，但是不是代表我們的伺服器總共只能接收10個用戶端，不是的，我們的伺服器可以接收很多個用戶端(你想想淘寶這些超大型伺服器吧)，只是說我們的伺服器一次可以處理10個用戶端。
4) 接收用戶端連線
第四步就是接收用戶端的連線了，函數是accept。
int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);
這個函數怎麼理解呢？
它可以跟bind函數比較着理解。
第一個參數：
accept函數的第一個參數，就是socket函數的返回值，沒有什麼難理解的。
第二個參數
accept函數的第二個參數，用於存放用戶端的IP地址的埠號，所以是一個結構體，這個結構體跟bind一樣的結構體，區別在於：
bind中的sockaddr結構體是我們賦值好IP地址和埠號，送進去，而accept函數，是我們給一個空的結構體進去，當有用戶端連線過來的時候，accept函數會把用戶端的資訊(IP地址和埠號)存放在這個結構體中。
第三個參數
accept函數的第三個參數，用於存放用戶端資訊的大小，就是用戶端過來的資訊有多少位元組，accept函數會把這個數據放在這裏面，所以是一個指針。
返回值
accept函數的返回值，很重要，它唯一對應用戶端，代表用戶端，就像socket函數，他們都叫檔案描述符，區別如下：
socket函數的返回值代表——伺服器
accept函數的返回值代表——用戶端
accept函數最重要的特點：
accept函數最重要的特點是，具有阻塞功能，什麼意思呢？
就是如果沒有用戶端鏈接，accept函數會停留在這裏，不往下走。當有用戶端連線的時候，纔會往下走，並且把用戶端資訊(IP和埠號存放在第二個參數中，資訊大小存放在第三個參數中)
5）讀取用戶端發過來的數據
如果有用戶端連線過來，accept函數會往下走，我們就可以通過read函數讀取用戶端發過來的數據了。
#include <unistd.h>
ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count);
第一個參數也是fd(檔案描述符)，這個應該填用戶端的檔案描述符，也就是accept函數的返回值。
第二個參數，一般給它一個數組名稱，用於存放收到的數據。
第三個參數，告訴read函數，最大可以接收多少位元組。這個數位不應該大於第二個參數的大小，就是說如果第二個參數(陣列)只能存放100個位元組，那麼第三個參數只能小於或等於100，不能大於，如果大於就會出現段錯誤。
read函數，還有一個重要特點，阻塞功能，像accept函數一樣。如果用戶端不發數據過來，則函數不往下走。
好了，完整的程式碼如下：
伺服器完整程式碼
pi@xiajiashan:~/$ cat -n server.c
1 #include <stdio.h>
2 #include <stdlib.h>
3 #include <sys/types.h> /* See NOTES */
4 #include <sys/socket.h>
5 #include <netinet/in.h>
6 #include <arpa/inet.h>
7 #include <string.h>
8 //int socket(int domain, int type, int protocol);
9 int main()
10 {
11 int fd,result;
12 fd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
13 printf("fd=%d\n",fd);
14 if(fd==-1){
15 perror("socket函數呼叫失敗...");
16 exit(-1);
17 }
18 //step2----------------
19 // int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);
20 struct sockaddr_in server;//存放伺服器的IP地址
21 server.sin_family = AF_INET;
22 server.sin_port = htons(8990);//把主機位元組序轉成網路位元組序
23 server.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.137.243");
24
25 result = bind(fd,(struct sockaddr*)&server,sizeof(struct sockaddr));
26 printf("bind result=%d\n",result);
27 if(result==-1)
28 {
29 perror("bind failed....");
30 close(fd);
31 exit(-1);
32 }
33 //step3--------
34 result = listen(fd, 10);
35 printf("listen result=%d\n",result);
36 if(result==-1)
37 {
38 perror("listen failed....");
39 close(fd);
40 exit(-1);
41 }
42 //step4----------------------
43 struct sockaddr_in client;//存放用戶端的IP地址和埠號
44 memset((void*)&client,0,sizeof(client));
45 socklen_t addrlen=0;
46 int client_fd;
47 int size;
48 char buff[1000]="";
49 while(1){
50 puts("accept....");
51 //int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);
52 client_fd = accept(fd,(struct sockaddr*)&client,&addrlen);
53 printf("client_fd = %d,ip = %s, port = %d\n",client_fd,inet_ntoa(client.sin_addr),&addrlen);
54 while(1){
55 size = read(client_fd,buff,1000);
56 printf("從用戶端讀到 %d 位元組:%s\n",size,buff);
57 if(size==0) {
58 perror("用戶端已經關閉...");
59 break;
60 }
61 memset((void*)buff,0,1000);
62 //write()
63 }
64 }
65 close(fd);
66 }
pi@xiajiashan:~/$
END
本節課，就在這裏結束，用戶端部分，我們再分一節課介紹。
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第一課：什麼是樹莓派
第二課：基於樹莓派的10個經典專案
第三課：購買您的第一個樹莓派
第四課：如何安裝樹莓派系統
第五課：樹莓派C語言程式設計手冊
第六課：樹莓派led控制
第七課：樹莓派按鍵控制
第八課：樹莓派PWM(脈寬調製)
第九課：樹莓派數碼管顯示
第十課：樹莓派如何讀取溫溼度感測器(dht11)數據
第十一課：樹莓派控制電機