今天继续对socket编程进行学习,在学习之前,需要回顾一下上一篇中编写的回射客户/服务器程序(http://www.cnblogs.com/webor2006/p/3923254.html),因为今天的知识点需要基于它来进行说明,下面来回顾一下关键代码:
对于服务器端:echosrv.c
对于客户端:echocli.c
下面通过一个简单的图来描述一下其关系:
可想而知,这两个套接字都有自己的地址,对于conn服务端而言,它的地址是在绑定的时候确认的,也就是:
而对于sock客户端而言,它的地址是在连接成功时确定的。一旦连接成功,则会自动选择一个本机的地址和端口号,当一个客户端连接服务器成功时,在服务器端是可以打印出客户端的地址和端口信息的,具体代码如下:
所以可以将其客户端的地址和端口号打印出来,修改服务端代码如下:
这次编译运行看下效果:
当客户端连接成功时,则在服务端将其客户端的ip和端口号打印出来了。
接下来,要解决一个上篇博文中遇到的问题,问题现象就是如下:
原因是由于,重启时会重新再绑定,而此时该服务器是处于TIME_WAIT状态,通过命令可以查看到该状态:
【注意】:TIME_WAIT状态,需服务器与客户端都已经退出来才会出来。
而该状态下,默认是无法再次绑定的,那如何解决此问题呢?可以使用SO_REUSEADDR选项来解决此问题:
具体使用方法如下,修改服务端代码如下:
这时再来看是否解决了此问题:
但是,这个错误还会在一种场景下报出来,如下:
下面再来看一下目前程序的问题:目前服务器只能接收一个客户端的连接,看下面:
分析一下服务端的代码就可以得知:
解决这个问题的思路就是:一个连接一个进程来处理并发(process-per-connection),也就是上面画红圈的放到子进程去处理,然后主进程可以去accept客户端的请求了,具体代码修改如下:
echosrv.c:
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>
#define ERR_EXIT(m) \
do \
{ \
perror(m); \
exit(EXIT_FAILURE); \
} while(0)
void do_service(int conn)//将处理客户端请求数据逻辑封装到一个函数中,这样代码更加模块化
{
char recvbuf[1024];
while (1)
{
memset(recvbuf, 0, sizeof(recvbuf));
int ret = read(conn, recvbuf, sizeof(recvbuf));
fputs(recvbuf, stdout);
write(conn, recvbuf, ret);
}
}
int main(void)
{
int listenfd;
if ((listenfd = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP)) < 0)
/* if ((listenfd = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0)) < 0)*/
ERR_EXIT("socket");
struct sockaddr_in servaddr;
memset(&servaddr, 0, sizeof(servaddr));
servaddr.sin_family = AF_INET;
servaddr.sin_port = htons(5188);
servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
/*servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");*/
/*inet_aton("127.0.0.1", &servaddr.sin_addr);*/
int on = 1;
if (setsockopt(listenfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
ERR_EXIT("setsockopt");
if (bind(listenfd, (struct sockaddr*)&servaddr, sizeof(servaddr)) < 0)
ERR_EXIT("bind");
if (listen(listenfd, SOMAXCONN) < 0)
ERR_EXIT("listen");
struct sockaddr_in peeraddr;
socklen_t peerlen = sizeof(peeraddr);
int conn;
pid_t pid;
while (1)//用一个循环来不断处理客户端的请求,所以将accept操作也放到循环中
{
if ((conn = accept(listenfd, (struct sockaddr*)&peeraddr, &peerlen)) < 0)
ERR_EXIT("accept");
printf("ip=%s port=%d\n", inet_ntoa(peeraddr.sin_addr), ntohs(peeraddr.sin_port));
pid = fork();//创建进程
if (pid == -1)
ERR_EXIT("fork");
if (pid == 0)
{
//子进程来处理与客户端的数据
close(listenfd);//对于子进程而言,监听listenfd套接字没用,则直接关闭掉,注意:套接字在父子进程是共享的
do_service(conn);//开始处理请求数据
}
else//父进程则回到while循环头,去accept新的客户端的请求,这样就比较好的解决多个客户端的请求问题
close(conn);
}
return 0;
}
下面来看下效果:
对于这段程序,其实还需要完善,也就是不能监听客户端的退出,
那怎么监听客户端的监听呢?
编译运行看一下效果:
从中可以看到,当客户端退出时,服务端也收到消息了。
下面用多进程方式实现点对点聊天来进一步理解套接字编程,这里实现的聊天程序是这样:
那不管对于服务端,还是客户端,应该每个端点都有有两个进程,一个进程读取对等方的数据,另一个进程专门从键盘中接收数据发送给对待方,这里实现的只是一个服务端跟一个客户端的通讯,不考虑一个服务端跟多个客户端的通讯了,重在练习,下面还是基于之前的代码开始实现:
p2psrv.c【点对点通信服务端】:
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <signal.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>
#define ERR_EXIT(m) \
do \
{ \
perror(m); \
exit(EXIT_FAILURE); \
} while(0)
int main(void)
{
int listenfd;
if ((listenfd = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP)) < 0)
/* if ((listenfd = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0)) < 0)*/
ERR_EXIT("socket");
struct sockaddr_in servaddr;
memset(&servaddr, 0, sizeof(servaddr));
servaddr.sin_family = AF_INET;
servaddr.sin_port = htons(5188);
servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
/*servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");*/
/*inet_aton("127.0.0.1", &servaddr.sin_addr);*/
int on = 1;
if (setsockopt(listenfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
ERR_EXIT("setsockopt");
if (bind(listenfd, (struct sockaddr*)&servaddr, sizeof(servaddr)) < 0)
ERR_EXIT("bind");
if (listen(listenfd, SOMAXCONN) < 0)
ERR_EXIT("listen");
struct sockaddr_in peeraddr;
socklen_t peerlen = sizeof(peeraddr);
int conn;
if ((conn = accept(listenfd, (struct sockaddr*)&peeraddr, &peerlen)) < 0)
ERR_EXIT("accept");
printf("ip=%s port=%d\n", inet_ntoa(peeraddr.sin_addr), ntohs(peeraddr.sin_port));
pid_t pid;
pid = fork();
if (pid == -1)
ERR_EXIT("fork");
if (pid == 0)
{
//子进程用来从键盘中获取输入输数据向客户端发送数据
char sendbuf[1024] = {0};
while (fgets(sendbuf, sizeof(sendbuf), stdin) != NULL)
{
write(conn, sendbuf, strlen(sendbuf));
memset(sendbuf, 0, sizeof(sendbuf));
}
exit(EXIT_SUCCESS);
}
else
{
//父进程读取从客户端发送过来的数据
char recvbuf[1024];
while (1)
{
memset(recvbuf, 0, sizeof(recvbuf));
int ret = read(conn, recvbuf, sizeof(recvbuf));
if (ret == -1)
ERR_EXIT("read");
else if (ret == 0)
{
printf("peer close\n");
break;
}
fputs(recvbuf, stdout);
}
exit(EXIT_SUCCESS);
}
return 0;
}
基本上前面的listen、bind、accept的代码没动,编译一下:
木有问题~~~
p2pcli.c【点对点通信客户端】:
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <signal.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>
#define ERR_EXIT(m) \
do \
{ \
perror(m); \
exit(EXIT_FAILURE); \
} while(0)
int main(void)
{
int sock;
if ((sock = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP)) < 0)
ERR_EXIT("socket");
struct sockaddr_in servaddr;
memset(&servaddr, 0, sizeof(servaddr));
servaddr.sin_family = AF_INET;
servaddr.sin_port = htons(5188);
servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");
if (connect(sock, (struct sockaddr*)&servaddr, sizeof(servaddr)) < 0)
ERR_EXIT("connect");
pid_t pid;
pid = fork();
if (pid == -1)
ERR_EXIT("fork");
if (pid == 0)
{
//子进程接收来自服务端发来的数据
char recvbuf[1024];
while (1)
{
memset(recvbuf, 0, sizeof(recvbuf));
int ret = read(sock, recvbuf, sizeof(recvbuf));
if (ret == -1)
ERR_EXIT("read");
else if (ret == 0)
{
printf("peer close\n");
break;
}
fputs(recvbuf, stdout);
}
close(sock);
}
else
{
//父进程获取从键盘中敲入的命令向服务端发送数据
char sendbuf[1024] = {0};
while (fgets(sendbuf, sizeof(sendbuf), stdin) != NULL)
{
write(sock, sendbuf, strlen(sendbuf));
memset(sendbuf, 0, sizeof(sendbuf));
}
close(sock);
}
return 0;
}
编译运行:
可见就实现了点对点的聊天程序。这时客户端关闭时,服务端也关闭了,但是,实际上服务端的程序还是有些问题的,分析一下代码:
可以在父子进程退出时都打印一个log来验证下:
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <signal.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>
#define ERR_EXIT(m) \
do \
{ \
perror(m); \
exit(EXIT_FAILURE); \
} while(0)
int main(void)
{
int listenfd;
if ((listenfd = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP)) < 0)
/* if ((listenfd = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0)) < 0)*/
ERR_EXIT("socket");
struct sockaddr_in servaddr;
memset(&servaddr, 0, sizeof(servaddr));
servaddr.sin_family = AF_INET;
servaddr.sin_port = htons(5188);
servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
/*servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");*/
/*inet_aton("127.0.0.1", &servaddr.sin_addr);*/
int on = 1;
if (setsockopt(listenfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
ERR_EXIT("setsockopt");
if (bind(listenfd, (struct sockaddr*)&servaddr, sizeof(servaddr)) < 0)
ERR_EXIT("bind");
if (listen(listenfd, SOMAXCONN) < 0)
ERR_EXIT("listen");
struct sockaddr_in peeraddr;
socklen_t peerlen = sizeof(peeraddr);
int conn;
if ((conn = accept(listenfd, (struct sockaddr*)&peeraddr, &peerlen)) < 0)
ERR_EXIT("accept");
printf("ip=%s port=%d\n", inet_ntoa(peeraddr.sin_addr), ntohs(peeraddr.sin_port));
pid_t pid;
pid = fork();
if (pid == -1)
ERR_EXIT("fork");
if (pid == 0)
{
char sendbuf[1024] = {
0};
while (fgets(sendbuf, sizeof(sendbuf), stdin) != NULL)
{
write(conn, sendbuf, strlen(sendbuf));
memset(sendbuf, 0, sizeof(sendbuf));
}
printf("child close\n");
exit(EXIT_SUCCESS);
}
else
{
char recvbuf[1024];
while (1)
{
memset(recvbuf, 0, sizeof(recvbuf));
int ret = read(conn, recvbuf, sizeof(recvbuf));
if (ret == -1)
ERR_EXIT("read");
else if (ret == 0)
{
printf("peer close\n");
break;
}
fputs(recvbuf, stdout);
}
printf("parent close\n");
exit(EXIT_SUCCESS);
}
return 0;
}
而此时,如果我按任意一个字符,则子进程就退出来:
那怎么解决当父进程退出时,也让其子进程退出呢,就可以用到我们之前学过的信号来解决了,具体如下:
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <signal.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>
#define ERR_EXIT(m) \
do \
{ \
perror(m); \
exit(EXIT_FAILURE); \
} while(0)
void handler(int sig)//当子进程收到信号时,则将自身退出
{
printf("recv a sig=%d\n", sig);
exit(EXIT_SUCCESS);
}
int main(void)
{
int listenfd;
if ((listenfd = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP)) < 0)
/* if ((listenfd = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0)) < 0)*/
ERR_EXIT("socket");
struct sockaddr_in servaddr;
memset(&servaddr, 0, sizeof(servaddr));
servaddr.sin_family = AF_INET;
servaddr.sin_port = htons(5188);
servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
/*servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");*/
/*inet_aton("127.0.0.1", &servaddr.sin_addr);*/
int on = 1;
if (setsockopt(listenfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
ERR_EXIT("setsockopt");
if (bind(listenfd, (struct sockaddr*)&servaddr, sizeof(servaddr)) < 0)
ERR_EXIT("bind");
if (listen(listenfd, SOMAXCONN) < 0)
ERR_EXIT("listen");
struct sockaddr_in peeraddr;
socklen_t peerlen = sizeof(peeraddr);
int conn;
if ((conn = accept(listenfd, (struct sockaddr*)&peeraddr, &peerlen)) < 0)
ERR_EXIT("accept");
printf("ip=%s port=%d\n", inet_ntoa(peeraddr.sin_addr), ntohs(peeraddr.sin_port));
pid_t pid;
pid = fork();
if (pid == -1)
ERR_EXIT("fork");
if (pid == 0)
{
signal(SIGUSR1, handler);//子进程注册一个SIGUSR1信号,以便在父进程退出时,通知子进程退出
char sendbuf[1024] = {
0};
while (fgets(sendbuf, sizeof(sendbuf), stdin) != NULL)
{
write(conn, sendbuf, strlen(sendbuf));
memset(sendbuf, 0, sizeof(sendbuf));
}
printf("child close\n");
exit(EXIT_SUCCESS);
}
else
{
char recvbuf[1024];
while (1)
{
memset(recvbuf, 0, sizeof(recvbuf));
int ret = read(conn, recvbuf, sizeof(recvbuf));
if (ret == -1)
ERR_EXIT("read");
else if (ret == 0)
{
printf("peer close\n");
break;
}
fputs(recvbuf, stdout);
}
printf("parent close\n");
kill(pid, SIGUSR1);//当父进程退出时,发送一个SIGUSR1信号
exit(EXIT_SUCCESS);
}
return 0;
}
这时再看下效果:
如果反过来呢,将服务端关闭,那客户端程序也会关闭么?
可以看到,当服务端退出时,客户端并没有退出,那是啥原因呢?
那解决此问题也是可以利用信号来解决,就像服务端一样,可以在子进程退出时,向父进程发送一个信号,然后父进程也退出既可,修改代码如下:
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <signal.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>
#define ERR_EXIT(m) \
do \
{ \
perror(m); \
exit(EXIT_FAILURE); \
} while(0)
void handler(int sig)
{
printf("recv a sig=%d\n", sig);
exit(EXIT_SUCCESS);
}
int main(void)
{
int sock;
if ((sock = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP)) < 0)
ERR_EXIT("socket");
struct sockaddr_in servaddr;
memset(&servaddr, 0, sizeof(servaddr));
servaddr.sin_family = AF_INET;
servaddr.sin_port = htons(5188);
servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");
if (connect(sock, (struct sockaddr*)&servaddr, sizeof(servaddr)) < 0)
ERR_EXIT("connect");
pid_t pid;
pid = fork();
if (pid == -1)
ERR_EXIT("fork");
if (pid == 0)
{
char recvbuf[1024];
while (1)
{
memset(recvbuf, 0, sizeof(recvbuf));
int ret = read(sock, recvbuf, sizeof(recvbuf));
if (ret == -1)
ERR_EXIT("read");
else if (ret == 0)
{
printf("peer close\n");
break;
}
fputs(recvbuf, stdout);
}
close(sock);
kill(getppid(), SIGUSR1);
}
else
{
signal(SIGUSR1, handler);
char sendbuf[1024] = {
0};
while (fgets(sendbuf, sizeof(sendbuf), stdin) != NULL)
{
write(sock, sendbuf, strlen(sendbuf));
memset(sendbuf, 0, sizeof(sendbuf));
}
close(sock);
}
return 0;
}
这里就不多解释了,跟服务端的道理一样,这样再来运行一下看下效果:
这样,就实现了一个点对点的聊天的程序,当然,这里没有考虑到多个客户端与服务端通讯的问题,但是根据这个程序也能容易进行扩展,今天的内容就先学到这,下次再见~~~