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[100];
            memset(buf,0,100);   //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("
        ======================server initialization======================
        "); 
        
            server_sockfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM, 0); // 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 = 1;
            setsockopt(server_sockfd,SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,&on,sizeof(on));
           
            //绑定端口
            if(bind(server_sockfd,(struct sockaddr *)&server_sockaddr,server_len)==-1)
            {
                perror("bind");
                exit(1);
            }   
           
            //监听端口
            if(listen(server_sockfd,5) == -1)
            {
                perror("listen");
                exit(1);   
            }
              
            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(1)
            {  
                //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))==-1)
                {
                     perror("accept error");
                     exit(1);
                }
                //建立连接
                else
                {
                    send(client_sockfd,"You have connect Server!",strlen("You have connect Server!"),0);
                }
                //将十进制ip地址转换成一个32位的二进制ip序列
                printf("
        %s:%d Login server!
        
        ",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 == -1)
                {
                    printf("fork 1 failed:");
                }
                else if(ppid == 0)    //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 == -1)
                    {
                        printf("fork 2 failed:");
                        exit(1);
                    }
                    else if(pid == 0) //子进程的子进程用于接收消息
                    {              
                        while(1)
                        {          
                            bzero(buf,100);
                            if((recvbytes = recv(client_sockfd,buf,100,0))==-1)
                            {
                                perror("read client_sockfd failed:");
                            }
                            else if(recvbytes != 0)
                            {                        
                                buf[recvbytes] = '';
                                usleep(10000);
                                printf("%s:%d said:%s
        ",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,0)==-1){ 
                                    perror("send error");
                                    break;
                                }
                            }
                        }
                    }
                    else if(pid>0)  //此时的id为子进程id 
                    {    
        
                    }    
                }
                 else if(ppid>0)
                {             
                    //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 0;
        }

      • 　　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("
        ======================client initialization======================
        "); 
            if ((sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) == -1) 
            { 
                perror("socket"); 
                exit(1); 
            } 
            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)) == -1) 
            { 
                perror("connect");
                exit(1); 
            }
        
            //循环输入文字
            while(1)
            {        
                bzero(buf,MAXDATASIZE);//相当于memset函数
                printf("
        Begin receive...
        ");
                if ((numbytes=recv(sockfd, buf, MAXDATASIZE, 0)) == -1)        
                { 
                    perror("recv");
                    exit(1); 
                }
                else if (numbytes > 0)        
                {
                    int len, bytes_sent;
                    buf[numbytes] = '';
                    printf("Received: %s
        ",buf);
                    
                    printf("Send:");
                    char *msg;
                    scanf("%s",msg);            
                    len = strlen(msg);
        
                    //发送至服务器
                    if(send(sockfd,msg,len,0) == -1)
                    { 
                        perror("send error");
                    }
                }
                else
                {
                    //numbytes=0，表示socket已断开
                    printf("soket end!
        ");
                }
                
            }
        
            close(sockfd); 
            return 0;
        }

  • Linux下进行编译：

    　　　　gcc Server.c -o server

    　　　　gcc Client.c -o client