UEFI开发探索54 – UEFI与网络4(IPv4)

请保留-> 【原文：  https://blog.csdn.net/luobing4365 和 http://yiiyee.cn/blog/author/luobing/】

本篇主要讨论怎么使用StdLib的库函数编写TCP4的代码。

上一篇中直接使用UEFI提供的TCP4 Protocol编写代码，比较复杂，需要自己重新构建所有代码。我们还是希望能够直接使用标准的Socket库来编程，这样可以直接复用以前编写的Socket代码，减少编程的工作量。

1 BSD Socket接口

StdLib中提供的是标准BSD Socket接口，允许不同主机或同一计算机的不同进程之间的通信，是事实上的连接互联网的标准接口。

BSD Socket中要求的API接口，在UEFI的实现中基本都提供了。主要的头文件如下(StdLib\Include下)：

<sys/socket.h>  socket 的核心函数和数据结构；
<netinet/in.h>  互联网地址族，AF_INET 和AF_INET6 地址家族和他们对应的协议家族 PF_INET 和 PF_INET6，包括IP地址以及TCP和UDP端口号；
<arpa/inet.h> 和IP地址相关的一些函数，比如地址转换的inet_pton()等；

由于UEFI并非完整的操作系统，也有很多BSD Socket中的API没有实现，比如针对计算机上程序间的本地通信的un.h。这些没有实现的函数，大部分是与网络通信无关，对我们的UEFI网络编程影响不大。

大部分的程序员应该都编写过Socket的代码，UEFI下编写的方法其实差不多。如果有需要，是可以把以前编写的代码直接移植过来的。

2 函数介绍

Socket中提供的库函数，介绍如下(以下内容只针对UEFI平台有效)。

int socket(IN INT32 domain, IN INT32 type, IN INT32 protocol);
  ●功能  创造某种类型的套接字，分配系统资源。
  ●参数  domain:确定协议族，PF_INET为IPv4，PF_INET6为IPv6
          type: 类型，支持SOCK_STREAM、SOCK_DGRAM和SOCK_RAW；
          protocol: 指定传输层所用协议。IPPROTO_TCP，type必须指定为SOCK_STREAM； IPPROTO_UDP，type必须指定为SOCK_DGRAM；0-254，type为SOCK_RAW，值的含义可参考：https://www.iana.org/assignments/protocol-numbers/protocol-numbers.xml
  ●返回值  返回socket句柄，如果返回-1，则表明有错误发生

int bind ( IN int s, IN const struct sockaddr * name, IN socklen_t namelen );
●功能  将socket句柄和套接字地址结构相连。
●参数  s: scoket句柄，由socket()函数返回；
          name: 指向sockaddr 结构体的指针，代表要绑定的地址；
          namelen: sockaddr结构体的大小
 ●返回值  0表示操作成功，-1表示失败

int listen (IN int s, IN int backlog );
●功能  监听连接，适用于面向连接的模式，比如类型为SOCK_STREAM的套接字。
  ●参数  s: scoket句柄，由socket()函数返回；
          backlog: 能够等待的最大连接数目；  
  ●返回值  0表示操作成功，-1表示失败

int connect ( int s, const struct sockaddr * address, socklen_t address_len );
●功能  通过网络建立连接
  ●参数  s: scoket句柄，由socket()函数返回；
          address: 网络地址；
          namelen: 网络地址的字节长度
  ●返回值  0表示操作成功，-1表示失败

int accept ( int s, struct sockaddr * address, socklen_t * address_len );
●功能  接收网络连接，一般用于服务端程序
  ●参数  s: scoket句柄，由socket()函数返回；
          address: 网络地址；
          namelen: 网络地址的字节长度
  ●返回值  0表示操作成功，-1表示失败

ssize_t  recv ( int s, void * buffer, size_t length, int flags );
●功能  接收数据
  ●参数  s: scoket句柄，由socket()函数返回；
          buffer: 用来接收数据的缓冲区；
          flags: 用来控制接收方式的标志，比如接收OOB（带外数据）。一般设为0；
  ●返回值  -1表示失败，其他大于-1的整数值表示接收到的数据个数

ssize_t  send ( int s, CONST void * buffer, size_t length, int flags );
●功能  发送数据
  ●参数  s: scoket句柄，由socket()函数返回；
          buffer: 用来发送数据的缓冲区；
          flags: 用来控制发送方式的标志，比如发送OOB（带外数据）。一般设为0；
  ●返回值  -1表示失败，其他大于-1的整数值表示发送的数据个数

其他函数，包括recvfrom()、sendto()、setsockopt()等，在本篇的例程中没有用到，可以查询相关的资料。

3 编写程序

我准备的例子中，服务端用网络调试助手，客户端用UEFI的NT32模拟环境。当然，也可以写个服务端的代码，能更好地展示网络编程的过程，找时间再写吧。

TCP的网络服务端代码的编写流程一般为：

1) 使用socket()创建Socket;
2) 使用bind()，把Socket和本机的IP、TCP端口绑定；
3) 为客户端的连接创建等待队列；
4) 循环处理连接，通过accept()接收客户端的连接；
5) 使用recv()或send()接收、发送数据；
6) 使用close()关闭Socket，终止通信。

TCP客户端编写流程为：

1) 使用socket()创建Socket;
2) 使用connect()向服务端发送连接请求，等待回应，并向下执行；
3) 循环处理连接，使用recv ()或send()接收、发送数据；
4) 使用close()关闭Socket，终止通信。

UEFI的代码编写，基本按照上述的流程来写的，具体可以查看提供的例程。TCP通信的函数代码中，全部使用了StdLib中的函数。

编译命令如下：

C:\MyWorkspace> build -p RobinPkg\RobinPkg.dsc -a IA32 -m RobinPkg\Applications\stdEchoTcp4\stdEchoTcp4.inf

意外的是，编译的时候会报错误。查看了下报错位置，是由\StdLib\BsdSocketLib\ns_addr.c中的line 83行语句引起的：

if ((cp = strchr(buf, ‘:’)) && 

因为在条件表达式内赋值，引发了C4706的警告，修正起来也很简单。不过，我不想动StdLib的源码，采用了修改编译选项的方式来解决它。

在conf\tool_def.txt中，找到DEBUG_VS2015x86_IA32_CC_FLAGS的赋值行（我一般编译的时候是用debug编译的，也就是使用-b DEBUG选项。如果是Release，则修改DEBUG_VS2015x86_IA32_CC_FLAGS的赋值语句），把/W4改为/W3即可。

4 测试程序

搭建网络测试环境的方法，在之前的博客中已经讨论过了，这里不再重复。

1) 启动服务端程序

2 启动UEFI客户端程序

3 通讯测试

百度云链接：https://pan.baidu.com/s/1gccSosw8_UAGTI5gZPnLCA
提取码：dx23
文件在 FF RobinPkg/ RobinPkg /Applications/stdEchoTCP4

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