Socket通信中的多进程编程（TCP/IP通信过程）

1  需求描述:

（1）Linux下编写。

（2）创建一个服务器、若干个客户端。

（3）用户可以通过客户端输入文字向服务器发送消息。

（4）服务器端接收到客户端发送的数据，将用户输入的内容在服务器上打印出来，并原样返回。

2  相关基础

2.1 套接字Socket通信编程

2.1.1 TCP/IP通信过程：  

图2.1.1 TCP/IP通信过程

2.1.2 UDP通信过程：

图2.1.2 UDP通信过程

2.2 fork多进程编程

fork，在英语中意思是分叉的意思。Linux函数fork(void)被定义在#include<sys/types.h>中，调用成功时，返回两个值，子进程返回0，父进程返回子进程的ID，出错返回-1。子进程是父进程的副本，它将获得父进程的数据空间、堆、栈等资源的副本并且拥有自己独立的地址空间。

以下是一个fork的简单例子。

 #include<sys/types.h>
 #include<unistd.h>
 #include<stdio.h>
 int main(int argc, char ** argv )
 {
     int pid = fork();
     if (-1 == pid)
     {
         printf("error!");  //出错
     }
     else if(0 == pid )
     {
         printf("This is the child process!");  //子进程
     }
     else
     {
         printf("This is the parent process! child process id = %d",         pid);  //父进程，返回的是子进程的ID
     }
     return 0;
 }

3  设计

3.1 框架设计

 

图3.1 框架设计

       本文使用TCP进行通信。

3.2 代码设计

       套接口的通信一般使用read( )和write( )。这里使用send( )和recv( )，因为这一对函数可以更好地控制数据传输。 

图3.2 代码设计

4  详细代码

4.1 服务器端代码

   

  1  #include <sys/types.h>
  2  #include <sys/socket.h>                         // 包含套接字函数库
  3  #include <stdio.h>
  4  #include <netinet/in.h>                         // 包含AF_INET相关结构
  5  #include <arpa/inet.h>                      // 包含AF_INET相关操作的函数
  6  #include <unistd.h>
  7  #include<string.h>
  8  #include<stdlib.h>
  9  #include<fcntl.h>
 10  #include<sys/shm.h>
 11  
 12  #define MYPORT    8887  
 13  #define MYKEY   12345
 14  #define SIZE    10240
 15  
 16  int main()
 17  {    
 18      char buf[100];
 19      memset(buf,0,100);   
 20     
 21      int server_sockfd,client_sockfd;   
 22      socklen_t server_len,client_len;   
 23      struct sockaddr_in server_sockaddr,client_sockaddr;   
 24      printf("\n======================server initialization======================\n"); 
 25      server_sockfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM, 0); // 定义套接字类型   
 26      server_sockaddr.sin_family = AF_INET;
 27      server_sockaddr.sin_port = htons(MYPORT);
 28      server_sockaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); 
 29      server_len = sizeof(server_sockaddr);
 30     
 31      //允许重复使用本地地址和套接字绑定
 32      int on = 1;
 33      setsockopt(server_sockfd,SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,&on,sizeof(on));
 34     
 35      //绑定端口
 36      if(bind(server_sockfd,(struct sockaddr *)&server_sockaddr,server_len)==-1)
 37      {
 38          perror("bind");
 39          exit(1);
 40      }   
 41     
 42      //监听端口
 43      if(listen(server_sockfd,5) == -1)
 44      {
 45          perror("listen");
 46          exit(1);   
 47      }
 48        
 49      client_len = sizeof(client_sockaddr);   
 50      pid_t ppid,pid;
 51    
 52      while(1)
 53      {  
 54          if((client_sockfd=accept(server_sockfd,(struct sockaddr *)&client_sockaddr,&client_len))==-1)
 55          {
 56               perror("accept error");
 57               exit(1);
 58          }
 59          else
 60          {
 61              send(client_sockfd,"You have connect Server!",strlen("You have connect Server!"),0);
 62          }
 63     
 64          printf("\n%s:%d Login server!\n\n",inet_ntoa(client_sockaddr.sin_addr), ntohs(client_sockaddr.sin_port));
 65     
 66          ppid = fork();    //创建子进程
 67     
 68          if(ppid == -1)
 69          {
 70              printf("fork 1 failed:");
 71          }
 72          else if(ppid == 0)    //子进程用于接收客户端信息并发送
 73          {           
 74              int recvbytes;
 75              pid = fork();    //再次创建子进程
 76              
 77              if(pid == -1)
 78              {
 79                  printf("fork 2 failed:");
 80                  exit(1);
 81              }
 82              else if(pid == 0) //子进程的子进程用于接收消息
 83              {              
 84                  while(1)
 85                  {          
 86                      bzero(buf,100);
 87                      if((recvbytes = recv(client_sockfd,buf,100,0))==-1)
 88                      {
 89                          perror("read client_sockfd failed:");
 90                      }
 91                      else if(recvbytes != 0)
 92                      {                        
 93                          buf[recvbytes] = '\0';
 94                          usleep(10000);
 95                          printf("%s:%d said:%s\n",inet_ntoa(client_sockaddr.sin_addr), ntohs(client_sockaddr.sin_port), buf);
 96  
 97                          //将客户端发送过来的消息发回给客户
 98                          if(send(client_sockfd,buf,recvbytes,0)==-1){ 
 99                              perror("send error");
100                              break;
101                          }
102                      }
103                  }
104              }
105              else if(pid>0)  //此时的id为子进程id 
106              {    
107  
108              }    
109          }
110           else if(ppid>0)
111          {             
112              //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
113              close(client_sockfd);
114          }    
115      }
116      return 0;
117  }

4.2 客户端代码

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

5  运行结果

　　Linux下进行编译：

　　　　gcc Server.c -o server

　　　　gcc Client.c -o client

运行结果

客户端1： 

图5.1 客户端1运行结果

客户端2：

 图5.2 客户端2运行结果

服务器端： 

图5.3 服务器端运行结果

       从上图中可以看到，服务器可以对两个客户端的消息进行相应。

6  总结

       实例运行，初步达到预期的效果。不足之处：一个IP地址主机只能是一个客户端。在本机的虚拟机中运行时会出错。有时间再做个socket多线程通信实例，博文出自博客园：http://www.cnblogs.com/jamiechu/archive/2012/12/07/2808165.html 欢迎前来讨论。

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原文地址：https://www.cnblogs.com/worldtraveler/p/2828883.html