Socket编程--并发server

• Socket地址复用

  • int getsockopt(int sockfd, int level, int optname,
                   void *optval, socklen_t *optlen);
    int setsockopt(int sockfd, int level, int optname,
                   const void *optval, socklen_t optlen);
    

    服务端尽可能使用SO_REUSEADDR,在绑定之前尽可能调用setsockopt来设置SO_REUSEADDR套接字选项。该选项可以使得server不必等待TIME_WAIT状态消失就可以重启服务器(对于TIME_WAIT状态会在后面续有叙述).

    可以在bind之前添加代码(完整代码请参照博文最后):

    int on = 1;
    if (setsockopt(listenfd,SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,
    &on,sizeof(on)) == -1)
    err_exit("setsockopt SO_REUSEADDR error");

    这个可以用来支持地址的复用

• 多线程连接
  • 　　当我们在进行多客户连接的时候会发现，对一个只能连接一个客户端的服务器，你可以用多个客户端连接这个服务器，客户端也不会发出出错返回，而服务器也不会发出出错返回，但是服务器不会为该客户端服务，虽然 看起来客户端确实是连接上了服务器。所以我们可以用一条连接一个线程，提供更高的并发量。
  • 　　这里我们可以写一个server/多个client来学习多线程并发操作。
    • 　　TCP通信图
    • 　　UDP通信图
    • 　　功能设计实现图
    • 　　代码实现图
    • 　　实现代码思想
      • 　　server：创建服务器和客户端的简单的信息，利用地址复用技术充分利用地址；绑定端口；监听端口；循环的与客户端建立连接：
        建立连接；创建子进程用于接收客户端消息并发送出去 ：在子进程中再次创建子进程用来接收消息（当接收的消息不为空的时候，将客户端发来的消息处理进制之后再发回给客户）；

         服务器端代码
         #include <sys/types.h>
         #include <sys/socket.h>                         // 包含套接字函数库
         #include <stdio.h>
         #include <netinet/in.h>                         // 包含AF_INET相关结构
         #include <arpa/inet.h>                      // 包含AF_INET相关操作的函数
         #include <unistd.h>
         #include<string.h>
         #include<stdlib.h>
         #include<fcntl.h>
         #include<sys/shm.h>
        
         #define MYPORT    8887
         #define MYKEY   12345
         #define SIZE    10240
        
         int main()
         {
             char buf[];
             memset(buf,,);   //初始化100个0
            //创建服务器，客户端的信息
             int server_sockfd,client_sockfd;//socket函数返回的套接字
             socklen_t server_len,client_len;
             struct sockaddr_in server_sockaddr,client_sockaddr;
             printf("\n======================server initialization======================\n"); 
        
             server_sockfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM, ); // 定义套接字类型     TCP
             server_sockaddr.sin_family = AF_INET;
             server_sockaddr.sin_port = htons(MYPORT);
             server_sockaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
             server_len = sizeof(server_sockaddr);
        
             //允许重复使用本地地址和套接字绑定   地址复用：在bind（）函数前面加上上面这段代码即可
             int on = ;
             setsockopt(server_sockfd,SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,&on,sizeof(on));
        
             //绑定端口
             if(bind(server_sockfd,(struct sockaddr *)&server_sockaddr,server_len)==-)
             {
                 perror("bind");
                 exit();
             }   
        
             //监听端口
             if(listen(server_sockfd,) == -)
             {
                 perror("listen");
                 exit();
             }
        
             client_len = sizeof(client_sockaddr);
             pid_t ppid,pid;//这里pid_t  相当于int
        
         //循环的接收客户端发来的连接
             while()
             {
                 //当客户端发来的套接字返回  -1   接收失败
                 if((client_sockfd=accept(server_sockfd,(struct sockaddr *)&client_sockaddr,&client_len))==-)
                 {
                      perror("accept error");
                      exit();
                 }
                 //建立连接
                 else
                 {
                     send(client_sockfd,"You have connect Server!",strlen("You have connect Server!"),);
                 }
                 //将十进制ip地址转换成一个32位的二进制ip序列
                 printf("\n%s:%d Login server!\n\n",inet_ntoa(client_sockaddr.sin_addr), ntohs(client_sockaddr.sin_port));
        
                 ppid = fork();    //创建子进程    fork：返回-1出错   返回0子进程   返回其他数字表示返回子进程id
        
                 if(ppid == -)
                 {
                     printf("fork 1 failed:");
                 }
                 else if(ppid == )    //子进程用于接收客户端信息并发送
                 {
                     int recvbytes;
                     pid = fork();    //再次创建子进程
        
                     if(pid == -)
                     {
                         printf("fork 2 failed:");
                         exit();
                     }
                     else if(pid == ) //子进程的子进程用于接收消息
                     {
                         while()
                         {
                             bzero(buf,);
                             if((recvbytes = recv(client_sockfd,buf,,))==-)
                             {
                                 perror("read client_sockfd failed:");
                             }
                             else if(recvbytes != )
                             {
                                 buf[recvbytes] = '\0';
                                 usleep();
                                 printf("%s:%d said:%s\n",inet_ntoa(client_sockaddr.sin_addr), ntohs(client_sockaddr.sin_port), buf);
        
                                 //将客户端发送过来的消息发回给客户
                                 if(send(client_sockfd,buf,recvbytes,)==-){
                                     perror("send error");
                                     break;
                                 }
                             }
                         }
                     }
                     else if(pid>)  //此时的id为子进程id
                     {    
        
                     }
                 }
                  else if(ppid>)
                 {
                     //总父进程中关闭client_sockfd(因为有另一个副本在子进程中运行了)返回等待接收消息
                     close(client_sockfd);
                 }
             }
             return ;
         }

      • 　　client：创建客户端的基本信息并且完善；建立连接；收到服务器发回的数据，当数据字节大小不为空时，开始输入要发送的数据，并且发送至服务器

         客户端代码
         #include <stdio.h>
         #include <stdlib.h>
         #include <errno.h>
         #include <string.h>
         #include <sys/types.h>
         #include <netinet/in.h>
         #include <sys/socket.h>
         #include <sys/wait.h>
         #include<unistd.h>
         #include <arpa/inet.h>
         #define SERVER_PORT 8887 /* 客户机连接远程主机的端口 */
         #define MAXDATASIZE 100 /* 每次可以接收的最大字节 */
         #define SERVER_IP "192.168.11.8" /* 服务器的IP地址 */
        
         int main()
         {
             int sockfd, numbytes;
             char buf[MAXDATASIZE];
             struct sockaddr_in server_addr;
        
             printf("\n======================client initialization======================\n");
             if ((sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, )) == -)
             {
                 perror("socket");
                 exit();
             }
             server_addr.sin_family = AF_INET;
             server_addr.sin_port = htons(SERVER_PORT);
             server_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(SERVER_IP);
             bzero(&(server_addr.sin_zero),sizeof(server_addr.sin_zero)); 
        
             //客户端请求建立连接
             if (connect(sockfd, (struct sockaddr *)&server_addr,sizeof(struct sockaddr_in)) == -)
             {
                 perror("connect");
                 exit();
             }
        
             //循环输入文字
             while()
             {
                 bzero(buf,MAXDATASIZE);//相当于memset函数
                 printf("\nBegin receive...\n");
                 if ((numbytes=recv(sockfd, buf, MAXDATASIZE, )) == -)
                 {
                     perror("recv");
                     exit();
                 }
                 else if (numbytes > )
                 {
                     int len, bytes_sent;
                     buf[numbytes] = '\0';
                     printf("Received: %s\n",buf);
        
                     printf("Send:");
                     char *msg;
                     scanf("%s",msg);
                     len = strlen(msg);
        
                     //发送至服务器
                     if(send(sockfd,msg,len,) == -)
                     {
                         perror("send error");
                     }
                 }
                 else
                 {
                     //numbytes=0，表示socket已断开
                     printf("soket end!\n");
                 }
        
             }
        
             close(sockfd);
             return ;
         }

  • Linux下进行编译：

    　　　　gcc Server.c -o server

    　　　　gcc Client.c -o client