|
实验环境是linux系统,效果如下: 1.启动服务端程序,监听在6666端口上 2.启动客户端,与服务端建立TCP连接 3.建立完TCP连接,在客户端上向服务端发送消息 4.断开连接 实现的功能很简单,但是对于初来乍到的我费了不少劲,因此在此总结一下,如有错点请各位大神指点指点 * {* ^$ P! c# y2 U) i' u
什么是SOCKET(插口): 这里不用 "套接字" 而是用 "插口" 是因为在《TCP/IP协议卷二》中,翻译时也是用 "插口" 来表示socket的。
% a w. I3 i/ f "套接字" 这词不知道又是哪个教授级人物造出来的,听起来总是很怪,虽然可以避免语义上的歧义,但不明显。 对插口通俗的理解就是:它是一个可以用来输入或者输出的网络端,另一端也具有同样相对应的操作。 具体其他高级的定义不是这里的重点。值得说的是: 每个插口都可以标识某个程序通信的一端,通过系统调用使得程序与网络设备之间的交流连接起来。 应用程序 -> 系统调用 -> 插口层 -> 协议层 -> 接口层 ->发送(接收的话与之相反)/ v& |* m. z' j6 J6 p- E. b
. S' g. Z3 W @& D* z9 m4 X
! P( c3 ?# d0 W0 U
如何标识一个SOCKET: 如上定义所述,可以通过地址,协议,端口三要素来确定一个通信端,而在linux C程序中使用 标识符 来标识一个 SOCKET,Unix系统对设备的读写操作等同于对描述符的读写操作,标识符可以用于:插口 管道 目录 设备 文件等等
, L% F8 Q8 e: U! f& p* h 描述符是个正整数,事实上他是检查表表项中的一个下标,用于指向打开文件表的结构。 述符前三个标识符0 1 2 分别系统保留:标准输入(键盘),标准输出(屏幕),标准错误输出 当我们使用新的描述符来创建socket时,他一般从最小未使用的数字开始分配,也就是3 1 V0 O, y$ b0 z% t
7 T B" |9 ~. Q. Q; R服务端实现的流程: 1.服务端开启一个SOCKET(socket函数) 2.使用SOCKET绑定一个端口号(bind函数) 3.在这个端口号上开启监听功能(listen函数) 4.当有对端发送连接请求,向其发送ack+syn建立连接(accept函数) 5.接收或者回复消息(read函数 write函数)
" H# t: \8 B2 b, X0 M- x6 ^9 l* P5 M
客户端实现流程: 1.打开一个SOCKET 2.向指定的IP 和端口号发起连接(connect函数) 3.接收或者发送消息(send函数 recv函数) ) r( y5 S3 i" N% L7 S
) o9 x. K6 O+ H9 V, H8 O$ _2 i5 n' |3 n
如何并发处理: 如果按照以上流程实现其实并不难,但是有个缺陷,因为C语言是按顺序单一流程运行,也就是说如果 直接在程序当中使用accept函数(建立连接)的话,那么程序会阻塞在accept这里,这是因为如果客户端 一直没有发送connect连接,那么accept就无法得知客户端的IP和端口,也就只能一直等待(阻塞)直到 有请求触发继续执行为止,这样就导致如果同时多个客户向服务端发送请求连接,那么服务端只能按照 单一线程去处理第一个客户端,无法开启多个线程同时处理多个用户的请求。 , E1 w" u! J& @. ^
3 U& W/ S4 N% ~( b如何解决: 下面摘文截取网上的资料,有兴趣者可以看看 系统提供select函数来实现多路复用输入/输出模型,该函数用于在非阻塞中,当一个套接字或一组套接字有信号时通知你 - int select(int nfds, fd_set *readfds, fd_set *writefds, exceptfds, const struct timeval* timeout);
复制代码所在的头文件为: - #include <sys/time.h>/ S/ c% N+ D& X5 Z7 e8 C. d
- 6 ^. D6 D8 z- o" c9 x% ~
- #include <unistd.h>
复制代码 功能:测试指定的fd是否可读,可写 或者 是否有异常条件待处理
) }, X0 M0 k$ h( D' f5 V6 Y" D readset 用来检查可读性的一组文件描述字。
9 p' w* K2 P* T. Q; }) Q2 P/ Q
writeset 用来检查可写性的一组文件描述字。 4 d/ ^. \5 I8 A
exceptset用来检查是否有异常条件出现的文件描述字。(注:不包括错误) 7 h! `- j8 N( M; U- P0 i* b9 w
timeout 用于描述一段时间长度,如果在这个时间内,需要监视的描述符没有事件发生则函数返回,返回值为0。2 b0 t& Y$ A) G7 H5 k
) z; e. z& e6 W5 x 对于select函数的功能简单的说就是对文件fd做一个测试。测试结果有三种可能:5 a2 ?! T; l: G" ?3 X; c- c! ^/ f
; v ^; P# i7 v$ n. `# ^
- 1.timeout=NULL (阻塞:select将一直被阻塞,直到某个文件描述符上发生了事件)+ k2 }, S( j1 _& j
- 9 p _+ q+ G& u* {: l
- 2.timeout所指向的结构设为非零时间 (等待固定时间:如果在指定的时间段里有事件发生或者时间耗尽,函数均返回)
$ }; p6 J* V6 L' M) A - ! w! a6 M3 ^) A5 W! v: m" B
- 3.timeout所指向的结构,时间设为0 (非阻塞:仅检测描述符集合的状态,然后立即返回,并不等待外部事件的发生)
复制代码 返回值: 返回对应位仍然为1的fd的总数。注意啦:只有那些可读,可写以及有异常条件待处理的fd位仍然为1。 否则为0哦。举个例子,比如recv(), 在没有数据到来调用它的时候,你的线程将被阻塞,如果数据一直不来, 你的线程就要阻塞很久.这样显然不好。所以采用select来查看套节字是否可读(也就是是否有数据读了) 。 现在,UNIX系统通常会在头文件<sys/select.h>中定义常量FD_SETSIZE,它是数据类型fd_set的描述字数量, 其值通常是1024,这样就能表示<1024的fd。0 r! D& E+ U: y5 ^% v
: H$ X7 o4 q; z% S% H, R
( X3 z& ^8 M0 l6 W6 K
fd_set结构体: 文件描述符集合,用于存放多个fd(文件描述符,这里就是套接字) 可以存放服务端的fd,有客户端的fd。下面是对这个文件描述符集合的操作: - FD_ZERO(*fds): 将fds设为空集7 N7 s( e- g9 c# a' X
-
, ~5 O- H* F% @, N7 s$ a& \+ v - FD_CLR(fd,*fds): 从集合fds中删除指定的fd
" ^8 p* l" }5 C' f0 s7 k( o - 2 ^. f N2 {" p9 W9 s
- FD_SET(fd,*fds): 从集合fds中添加指定的fd
# v6 X3 u5 r+ n4 w8 l - & D- f0 K7 F9 f) B+ q7 ?
- FD_ISSET(fd,*fds): 判断fd是否属于fds的集合
复制代码步骤如下 - socket s;
3 B/ }/ ^/ P) R* P" b* s - .....# v8 I, S+ I) x. F7 ^3 v9 ]% |
- fd_set set;
5 C/ r8 y1 N; e, K - while(1){- D" ?* \! Z9 V# B7 g
- FD_ZERO(&set); //将你的套节字集合清空% h* H+ T/ c( V Z0 D
- FD_SET(s, &set); //加入你感兴趣的套节字到集合,这里是一个读数据的套节字s
0 a: P, R+ |$ A0 o# t* G - select(0,&set,NULL,NULL,NULL); //检查套节字是否可读,
: L2 {; G$ J8 P7 ^ - if(FD_ISSET(s, &set) //检查s是否在这个集合里面,
" Q/ s+ w6 n+ U% P - { //select将更新这个集合,把其中不可读的套节字去掉
( [2 K. ]7 S* h( Q# w" g; A5 ~6 E) G - //只保留符合条件的套节字在这个集合里面
, ]# p" O. W# o6 Q1 A" ^; `; J - recv(s,...);
8 L7 n5 ^' A0 U/ P6 W - }5 V- x1 g) C+ |6 H+ x8 `# W
- //do something here
% L0 {* C$ G0 i ]" r9 e3 I - }
复制代码假设fd_set长度为1字节,fd_set中的每一位可以对应一个文件描述符,那么1字节最大可以对应8个fd - (1)执行fd_set set; FD_ZERO(&set); 则set用位为0000,0000。! k; I$ _, Q7 z8 @8 e# k- E& q
- p& R: t- J5 ^ O- (2)若fd=5,执行FD_SET(fd,&set); 后set变为 0001,0000(第5位置为1)# x& {$ i! [) u( u$ y1 O
- / Q8 k/ k8 W% F) o8 W- L
- (3)若再加入fd=2,fd=1 则set变为 0001,0011
- d, Y5 D7 {. H' G9 A
6 \, o7 j/ V# v5 x" ^- (4)执行select(6,&set,0,0,0) 阻塞等待8 n6 B( C# P4 n- G, v8 Q: u5 m
3 F+ O1 _3 _ m s) ]- (5)若fd=1,fd=2 上都发生可读事件,则select返回,此时set变为0000,0011。注意:没有事件发生的fd=5被清空。
复制代码1.可监控描述符的个数取决与sizeof(fd_set)的值 2.文件描述符的上限可以修改 3.将fd加入select监控集时,还需要一个array数组保存所有值 因为每次select扫描之后,有信号的fd在集合中应被保留,但select将集合清空 因此array数组可以将活跃的fd存放起来,方便下次加入fd集合中 对集合fe_set与array进行遍历存储,即所有fd都重新加入fd_set集合中 另外活跃状态在array中的值是1,非活跃状态的值是0 4.具体过程看代码会好理解 7 e5 a" ^) X6 y/ ]0 |
# y% D; {! T- ~( j |. d+ a
使用select函数的过程一般是: 3 B2 ~- h) \3 |4 W! M6 ~
先调用宏FD_ZERO将指定的fd_set清零,然后调用宏FD_SET将需要测试的fd加入fd_set, 接着调用函数select测试fd_set中的所有fd,最后用宏FD_ISSET检查某个fd在函数select调用后,相应位是否仍然为1 复制粘贴的摘文排版起来真的是痛苦,我已经尽力排版了。。。
/ @ f( \9 F0 l2 ^! @/ G
( J# p9 o# m* {% J4 E9 [) g3 B9 i6 c客户端: - #include <time.h>
! J K9 t. \$ Y( S5 t9 y0 h: n4 ]# u - #include <stdio.h>! q, e0 d1 d) f. v
- #include <stdlib.h>
g2 n2 U! w& Q3 o9 Z - #include <string.h>5 x8 O3 h. n2 n3 K
- #include <unistd.h>- X% F9 f2 i- A! K' H* [5 X9 w. V
- #include <arpa/inet.h>
4 i0 ~' f4 \3 `- d/ H& i$ u - #include <netinet/in.h>
0 c/ n9 k! T7 v - #include <fcntl.h>
1 K: _4 |5 b/ I1 x - #include <sys/stat.h>2 h! x6 A5 j9 h: I+ l
- #include <sys/types.h>1 E8 j I5 t6 b1 ~4 c: k9 Z
- #include <sys/socket.h>! d, p# o3 ?8 j
-
3 E2 l- y( h. G" V% ~9 V4 Q - #define REMOTE_PORT 6666 //服务器端口; v" m8 U5 c, t& Q# B/ a% N, z
- #define REMOTE_ADDR "127.0.0.1" //服务器地址
/ Q( k9 s5 v& M6 O& i. T6 [% b -
% ~6 q o5 b, g% M1 @0 s - int main(){ S$ o& W! g! k$ c1 g _' M3 r" k
- int sockfd;
, B/ |5 l, p( d+ s6 i - struct sockaddr_in addr;/ V) {$ _5 B' M* ~7 n1 H& N" q
- char msgbuffer[256];
1 }* ]& R, a; `* W4 C% W" l - 4 F2 l* K: t! C2 K; Y$ B
- //创建套接字& {& x2 ?$ G3 r) K h
- sockfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);1 ]& R, t- X4 n$ c/ a
- if(sockfd>=0)/ d8 ?1 r9 m! L
- printf("open socket: %d\n",sockfd);3 M, Z8 a. c. z
-
; V h3 Z+ D8 h9 f/ E) A - //将服务器的地址和端口存储于套接字结构体中1 I5 g' t! ~4 [% A, H
- bzero(&addr,sizeof(addr));3 G9 P) ~! U, a3 `% I, Z" G
- addr.sin_family=AF_INET;
$ E7 o& J% P* {9 s, [" w( K1 F - addr.sin_port=htons(REMOTE_PORT);
% t h2 H) E! y; y# ^, B - addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(REMOTE_ADDR);8 x/ S$ ?" G; t- Z4 R' w
-
* m; X# d6 t" a5 F F& W0 L - //向服务器发送请求
- o* Q; |" ~$ a+ e8 b" ~ A0 q - if(connect(sockfd,(struct sockaddr*)&addr,sizeof(addr))>=0)) C. \% }- {! \9 P3 h; q
- printf("connect successfully\n");9 S# }, W2 k7 E. _7 b; X- u( C
- - E. v3 n- x8 ?+ I$ G
- //接收服务器返回的消息(注意这里程序会被阻塞,也就是说只有服务器回复信息,才会继续往下执行)
4 E+ f. o$ ~ C: K I - recv(sockfd,msgbuffer,sizeof(msgbuffer),0);
! I" n2 `5 T& h. k7 x - printf("%s\n",msgbuffer);
' q+ f3 @ _/ j: d - . _6 Z& [. N1 I3 @. P7 v9 N3 l
- while(1){. ], M" b8 y# Z3 T
- //将键盘输入的消息发送给服务器,并且从服务器中取得回复消息/ j; u; v& }4 Y1 m! Z
- bzero(msgbuffer,sizeof(msgbuffer));( V B r& {$ k5 G) j" y1 G) H
- read(STDIN_FILENO,msgbuffer,sizeof(msgbuffer));
2 L& N2 V5 d9 Z" v/ w" d4 O - if(send(sockfd,msgbuffer,sizeof(msgbuffer),0)<0)
$ t& o: k* V6 F7 F - perror("ERROR");. H1 {( n, j5 P% d
- ; J$ E) B: i- r! G5 X. N. C; t1 N
- bzero(msgbuffer,sizeof(msgbuffer));4 \6 r! J8 B6 N( B S" k3 f1 v
- recv(sockfd,msgbuffer,sizeof(msgbuffer),0);: S3 u; Y0 }( O7 K( N
- printf("[receive]:%s\n",msgbuffer);
8 ~0 s1 D0 G. n9 K8 @& `1 k" t -
- [# @0 {* I6 h6 M6 x1 L, `" c8 ^* L - usleep(500000);
3 \) b( }6 d! U$ X/ y" a - }
; T0 {& V% ?8 {! Q* p0 N - }
复制代码 4 M7 u+ t+ P' d( l; c4 d; r
7 N: |/ R! U6 N$ K, A, J0 ]9 |; x. P
服务端: - #include <time.h>
4 h. I% ?9 u5 n; o - #include <stdio.h>0 x R" k7 b9 g6 W# i, s
- #include <stdlib.h>
- m( s& D/ ~/ g( G - #include <string.h>5 d1 y7 }9 K9 a* E4 r/ Z8 d- B1 S
- #include <unistd.h>
9 a8 p4 D+ m2 b: W* w3 ] - #include <arpa/inet.h>
% X `& L0 J. F - #include <netinet/in.h>
7 T1 s6 U+ x0 Z' X1 d- \5 q, w' t, s - #include <sys/types.h>
: S( t$ s, n0 B/ r - #include <sys/socket.h>
* E" q. V: m" [% W; x) m3 | - 9 @: X) Y) D r; S
- #define LOCAL_PORT 6666 //本地服务端口6 h7 F* {' T! W( Q$ E
- #define MAX 5 //最大连接数量
% _5 ?; _' y1 e0 w1 X- s -
6 @1 Z; @+ m# F3 Q% v - int main(){
- ]# J" O+ _+ ~& c) U* ^ - int sockfd,connfd,fd,is_connected[MAX];% u( ^- K% m! S6 u0 c$ I/ e
- struct sockaddr_in addr; S' G8 T4 e- S: r
- int addr_len = sizeof(struct sockaddr_in);
: W3 @4 o/ G. e( d: K$ Q/ T - char msgbuffer[256];
1 E# t, v* R* }# s4 y% h. u - char msgsend[] = "Welcome To Demon Server";
* L7 S+ F2 K! `- k, p4 i - fd_set fds;
* e, ~8 X7 }( h' ] -
4 U& ?/ ]% u7 r2 V, B - //创建套接字2 m; H* k: `8 P, v6 N( L
- sockfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);/ G& \4 @3 M* _' r# K& n# w
- if(sockfd>=0)
" R- v3 O9 Q( l - printf("open socket: %d\n",sockfd);
" X- P& L! i0 K: h2 B) L -
2 g* U$ N8 o6 {) ~ - //将本地端口和监听地址信息保存到套接字结构体中
( V& x& Y/ o- @1 Q2 R) E. O - bzero(&addr,sizeof(addr));
4 E( O' W; J) l7 Z# p" g - addr.sin_family=AF_INET;
/ o* N z6 S1 V9 a - addr.sin_port=htons(LOCAL_PORT);
9 w# j* `1 I2 c( V$ z: q - addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); //INADDR_ANY表示任意地址0.0.0.0 0.0.0.0
0 S k) d2 l& _' A0 @8 R6 F5 L# U - : F$ u6 l- q9 v5 p
- //将套接字于端口号绑定
* k5 P _' e } - if(bind(sockfd,(struct sockaddr*)&addr,sizeof(addr))>=0)
! W# E0 m% |6 _' ~1 P" E6 W; K - printf("bind the port: %d\n",LOCAL_PORT);
, y( Y4 c8 I7 [* r - 1 g" f+ y$ H) a: i, w8 E) u
- //开启端口监听
$ y$ g4 I# Z' @" U( Z; v - if(listen(sockfd,3)>=0)
! }- s* M) t6 N, f# f* e' I0 Y - printf("begin listenning...\n");
8 k9 e8 H7 k& |% z% m - 8 _$ a* d% \% E) E( v" E
- //默认所有fd没有被打开- t7 P8 Y- V, Q: K
- for(fd=0;fd<MAX;fd++)
3 k, b6 h* @, ] - is_connected[fd]=0;
4 d" e' m) ~7 A( o -
/ t. C- x- `( K& u3 ?5 w) q - while(1){ T/ r, \: C3 f& k# H- _. q
- //将服务端套接字加入集合中
8 H% ]# R, i7 P% k$ _% G. V - FD_ZERO(&fds);* L) G( |( p y0 Z, g# M4 }
- FD_SET(sockfd,&fds);" A4 k: [5 o# o+ S! v- }1 t' Q a; t# L
- - H$ i' m% B$ d( G0 ?# G
- //将活跃的套接字加入集合中6 g4 {+ s! a- y( q. E( ^1 _. n z
- for(fd=0;fd<MAX;fd++)
& p7 G% ?2 }# \& ^ - if(is_connected[fd])
% p" W& @7 Q5 P2 f, @$ u: i - FD_SET(fd,&fds);7 j- t0 m8 ^7 M0 v
-
# U# w* a6 b. j- |2 m - //监视集合中的可读信号,如果某个套接字有信号则继续执行,此时集合中只有存在信号的套接字会被置为1,其他置为0( p! t/ h+ L' B1 B8 V" H
- if(!select(MAX,&fds,NULL,NULL,NULL))
1 p$ Y" W; T( D: \ - continue;
4 r& A) k; e$ B) W -
& p/ K: W( i9 a2 z - //遍历所有套接字判断是否在属于集合中的活跃套接字
- L0 n. _# p* o- d* w6 P T1 t - for(fd=0;fd<MAX;fd++){" q. u+ o* X e. I
- if(FD_ISSET(fd,&fds)){
" X- S5 w8 [8 x- H$ a: x' ~6 ? - if(fd==sockfd){ //如果套接字是服务端,那么与客户端accept建立连接
5 O6 C2 _3 h- f - connfd = accept(sockfd,(struct sockaddr*)&addr,&addr_len);
, |4 J8 k7 D8 g# h6 ~4 r' Z - write(connfd,msgsend,sizeof(msgsend)); //向其输出欢迎语
\8 E9 A5 m ^8 ? - is_connected[connfd]=1; //对客户端的fd对应下标将其设为活跃状态,方便下次调用
) X6 V) ]- J+ {( s" ] - printf("connected from %s\n",inet_ntoa(addr.sin_addr));
- H9 X; |4 s; x+ I9 h - }else{ //如果套接字是客户端,读取其信息并返回,如果读取不到信息,冻结其套接字
7 E* W/ H% e9 D - if(read(fd,msgbuffer,sizeof(msgbuffer))>0){
/ \+ d- T8 [. m, h& Y& V1 L8 t" h2 h% ? - write(fd,msgbuffer,sizeof(msgbuffer)); P2 C* u" S7 w4 C; W
- printf("[read]: %s\n",msgbuffer); K- w L+ [3 q4 d( z0 N* f$ i/ u. J9 f
- }else{
7 b7 S4 m5 h C/ J: \% m- }1 N - is_connected[fd]=0;
5 ^0 a% H2 I9 d, d; h, t: \ - close(fd);' x4 A7 f5 [; y2 j; W/ G; j7 j0 @4 g
- printf("close connected\n");6 q3 r6 F3 N) x s3 r
- }
2 s0 g- Q' e9 e6 E! O - }7 ~/ ^ S; w& f; K6 `4 B
- }
# o4 u3 G& Y3 T - }6 S9 p+ W" [- Q
- }: u% @: o6 T6 T& a7 Y
- }
复制代码 3 G$ o& w% W7 M X! t- R9 H
4 L; \# z$ T3 D& P$ H$ p
8 Y8 ?4 T" k' z. H
0 f& ]( M& |- g2 k/ [' |9 L6 ]; }0 Z% b. n4 o
0 X9 U; y! S( O/ h3 t
|