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）；

  1 服务器端代码
  2 #include <sys/types.h>
  3 #include <sys/socket.h>                         // 包含套接字函数库
  4 #include <stdio.h>
  5 #include <netinet/in.h>                         // 包含AF_INET相关结构
  6 #include <arpa/inet.h>                      // 包含AF_INET相关操作的函数
  7 #include <unistd.h>
  8 #include<string.h>
  9 #include<stdlib.h>
 10 #include<fcntl.h>
 11 #include<sys/shm.h>
 12 
 13 #define MYPORT    8887  
 14 #define MYKEY   12345
 15 #define SIZE    10240
 16 
 17 int main()
 18 {    
 19     char buf[100];
 20     memset(buf,0,100);   //初始化100个0
 21    //创建服务器，客户端的信息
 22     int server_sockfd,client_sockfd;//socket函数返回的套接字   
 23     socklen_t server_len,client_len;   
 24     struct sockaddr_in server_sockaddr,client_sockaddr;   
 25     printf("
======================server initialization======================
"); 
 26 
 27     server_sockfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM, 0); // 定义套接字类型     TCP 
 28     server_sockaddr.sin_family = AF_INET;
 29     server_sockaddr.sin_port = htons(MYPORT);
 30     server_sockaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); 
 31     server_len = sizeof(server_sockaddr);
 32    
 33     //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
 34     int on = 1;
 35     setsockopt(server_sockfd,SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,&on,sizeof(on));
 36    
 37     //绑定端口
 38     if(bind(server_sockfd,(struct sockaddr *)&server_sockaddr,server_len)==-1)
 39     {
 40         perror("bind");
 41         exit(1);
 42     }   
 43    
 44     //监听端口
 45     if(listen(server_sockfd,5) == -1)
 46     {
 47         perror("listen");
 48         exit(1);   
 49     }
 50       
 51     client_len = sizeof(client_sockaddr);   
 52     pid_t ppid,pid;//这里pid_t  相当于int
 53   
 54 //循环的接收客户端发来的连接
 55     while(1)
 56     {  
 57         //当客户端发来的套接字返回  -1   接收失败   
 58         if((client_sockfd=accept(server_sockfd,(struct sockaddr *)&client_sockaddr,&client_len))==-1)
 59         {
 60              perror("accept error");
 61              exit(1);
 62         }
 63         //建立连接
 64         else
 65         {
 66             send(client_sockfd,"You have connect Server!",strlen("You have connect Server!"),0);
 67         }
 68         //将十进制ip地址转换成一个32位的二进制ip序列
 69         printf("
%s:%d Login server!

",inet_ntoa(client_sockaddr.sin_addr), ntohs(client_sockaddr.sin_port));
 70         
 71         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
 72    
 73         if(ppid == -1)
 74         {
 75             printf("fork 1 failed:");
 76         }
 77         else if(ppid == 0)    //子进程用于接收客户端信息并发送
 78         {           
 79             int recvbytes;
 80             pid = fork();    //再次创建子进程
 81             
 82             if(pid == -1)
 83             {
 84                 printf("fork 2 failed:");
 85                 exit(1);
 86             }
 87             else if(pid == 0) //子进程的子进程用于接收消息
 88             {              
 89                 while(1)
 90                 {          
 91                     bzero(buf,100);
 92                     if((recvbytes = recv(client_sockfd,buf,100,0))==-1)
 93                     {
 94                         perror("read client_sockfd failed:");
 95                     }
 96                     else if(recvbytes != 0)
 97                     {                        
 98                         buf[recvbytes] = '';
 99                         usleep(10000);
100                         printf("%s:%d said:%s
",inet_ntoa(client_sockaddr.sin_addr), ntohs(client_sockaddr.sin_port), buf);
101 
102                         //将客户端发送过来的消息发回给客户
103                         if(send(client_sockfd,buf,recvbytes,0)==-1){ 
104                             perror("send error");
105                             break;
106                         }
107                     }
108                 }
109             }
110             else if(pid>0)  //此时的id为子进程id 
111             {    
112 
113             }    
114         }
115          else if(ppid>0)
116         {             
117             //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
118             close(client_sockfd);
119         }    
120     }
121     return 0;
122 }

View Code

　　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

 1 客户端代码
 2 #include <stdio.h> 
 3 #include <stdlib.h> 
 4 #include <errno.h> 
 5 #include <string.h> 
 6 #include <sys/types.h> 
 7 #include <netinet/in.h> 
 8 #include <sys/socket.h> 
 9 #include <sys/wait.h> 
10 #include<unistd.h> 
11 #include <arpa/inet.h> 
12 #define SERVER_PORT 8887 /* 客户机连接远程主机的端口 */ 
13 #define MAXDATASIZE 100 /* 每次可以接收的最大字节 */ 
14 #define SERVER_IP "192.168.11.8" /* 服务器的IP地址 */
15 
16 int main()
17 { 
18     int sockfd, numbytes; 
19     char buf[MAXDATASIZE]; 
20     struct sockaddr_in server_addr;
21 
22     printf("
======================client initialization======================
"); 
23     if ((sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) == -1) 
24     { 
25         perror("socket"); 
26         exit(1); 
27     } 
28     server_addr.sin_family = AF_INET; 
29     server_addr.sin_port = htons(SERVER_PORT); 
30     server_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(SERVER_IP);
31     bzero(&(server_addr.sin_zero),sizeof(server_addr.sin_zero)); 
32     
33     //客户端请求建立连接
34     if (connect(sockfd, (struct sockaddr *)&server_addr,sizeof(struct sockaddr_in)) == -1) 
35     { 
36         perror("connect");
37         exit(1); 
38     }
39 
40     //循环输入文字
41     while(1)
42     {        
43         bzero(buf,MAXDATASIZE);//相当于memset函数
44         printf("
Begin receive...
");
45         if ((numbytes=recv(sockfd, buf, MAXDATASIZE, 0)) == -1)        
46         { 
47             perror("recv");
48             exit(1); 
49         }
50         else if (numbytes > 0)        
51         {
52             int len, bytes_sent;
53             buf[numbytes] = '';
54             printf("Received: %s
",buf);
55             
56             printf("Send:");
57             char *msg;
58             scanf("%s",msg);            
59             len = strlen(msg);
60 
61             //发送至服务器
62             if(send(sockfd,msg,len,0) == -1)
63             { 
64                 perror("send error");
65             }
66         }
67         else
68         {
69             //numbytes=0，表示socket已断开
70             printf("soket end!
");
71         }
72         
73     }
74 
75     close(sockfd); 
76     return 0;
77 }

View Code

Linux下进行编译：

　　　　gcc Server.c -o server

　　　　gcc Client.c -o client