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 ! Z. I7 F: F( ~; D' S+ 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。
/ U( w" E+ I: {$ o0 y4 }# a7 H "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)) ]1 Q8 L6 T6 F3 v/ D/ r+ m7 ^" F
# D4 R- t6 K' b- O- Z& Y- ^2 T& a5 V) l) A6 |
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
B5 Z9 [) _& Q7 d 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 8 N! O- ~7 o' s# I! `& t
1 x; e. f' @1 t& i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)
R8 D; t5 T6 P5 \9 T1 r* U4 T% G, M6 `& _
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) 9 ?1 G( ~' t% p Y0 E6 q
6 {+ Q; w) G2 f' F" _* e
: S/ ]0 u7 v7 |4 q1 u- |) J% }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。
. H4 Q5 C" d% ^$ S! k4 d1 S o7 S' |9 J' S
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>
- X( A5 ]$ D' t# r0 A$ A
" e( X( r* \/ A& U6 |- #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 4 V2 k, L; l6 M J. W- e- E3 V' Q
readset 用来检查可读性的一组文件描述字。 ( X) M. N+ v6 Y3 y/ j( {
writeset 用来检查可写性的一组文件描述字。
4 i" K2 p) N9 W' K$ ~: W. ?% d ]3 } 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)
8 G9 I+ ~1 s, ^
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。
; g4 w% s7 c) [' _4 E
1 ?; S' i x( P! P3 l$ x* m/ G& u* ]$ |; E 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:
6 y% Q- K- v) ~. ~) ^6 Z9 g' D% j% e; d
, } D* q: W- v( b- 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)
- N6 u0 W( z; R) a9 e/ V
0 k. p. z) E) d: V# u) D- 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)" H$ u$ I! Y7 l& {9 x2 Y# R8 H! _
6 n( A$ T, O) w/ W% Q- 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。9 I0 k4 {& i" y' C: l
5 m5 g1 f- z. Z+ m9 L6 i/ D; D ' |: D4 _( f: Z* R. V( U7 g y$ [
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
9 U! n- `* n2 o9 O, ?5 H6 N9 q - 0 b# I& a& q" H5 i0 V
- FD_CLR(fd,*fds): 从集合fds中删除指定的fd0 @ p5 W/ K# L# }* H# e R+ |
2 a9 |6 l/ |- s0 ?: s! d5 S6 a8 c) X+ c- FD_SET(fd,*fds): 从集合fds中添加指定的fd
7 R2 a2 L* t$ A0 M
; h2 c, L# v6 H- u- 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;
" Y& h; R; w5 y+ J$ L* _ - .....
/ y. y+ U e! W - fd_set set;2 Z# {1 }/ t% N. A. u( \ m
- while(1){
. N/ ]" `3 q) G6 _+ |: { - FD_ZERO(&set); //将你的套节字集合清空
Z8 F0 _/ w: 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
" V, x- ^% v$ m# I" I - select(0,&set,NULL,NULL,NULL); //检查套节字是否可读,
. P% U/ n" T$ m. }( X5 }0 P6 i - if(FD_ISSET(s, &set) //检查s是否在这个集合里面,
J: o2 w+ v! c% ^1 o# a9 I - { //select将更新这个集合,把其中不可读的套节字去掉2 a. e* A1 f. N6 |. V
- //只保留符合条件的套节字在这个集合里面
( e; p% F- H Z - recv(s,...);1 {0 j" c8 o/ {2 B, }+ V) G7 H
- }. w6 U1 D" W0 T- {2 I
- //do something here
) c, r# B/ t% e: d/ j - }
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。; T2 I5 s5 b* F
- 0 C, S6 U/ M9 c/ j, N; I& i3 k) E
- (2)若fd=5,执行FD_SET(fd,&set); 后set变为 0001,0000(第5位置为1)
9 r$ T$ @9 |/ e4 T
" ` c6 o/ r# ]0 x# k3 |) s- (3)若再加入fd=2,fd=1 则set变为 0001,0011* z& z. ~8 T' n) p; e A
0 w2 L: s8 S8 G8 ^6 [- (4)执行select(6,&set,0,0,0) 阻塞等待
$ i. m, G6 A" r# |$ l
: Y0 K$ C; F$ h* ^4 }7 p& q- (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 , V5 O+ }. ~1 t5 `3 Z \
1 j/ K2 f [* h4 Y5 c$ p使用select函数的过程一般是: 7 o8 _8 z; N0 {5 l5 G( `
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。。。
. e/ U) L. r3 p! F , k8 \6 Z. M6 H
客户端: - #include <time.h>% `9 d! x, G" R: Q ?% u
- #include <stdio.h>- `3 P+ f( ]0 u/ Y3 K# p2 H( c
- #include <stdlib.h>
; y4 z7 Q D. O - #include <string.h>
. m' x/ x+ f2 k% _, X1 v( d - #include <unistd.h>: d" n8 ~% v$ ~' y$ L
- #include <arpa/inet.h>
A6 P6 ~, K% K) A+ F+ J - #include <netinet/in.h>
$ R' V& ~7 Y3 |9 i# Y; R2 c - #include <fcntl.h>
: r* {6 K$ k/ B( `' R* I' @/ d - #include <sys/stat.h>
7 B$ T# B2 q& I- { - #include <sys/types.h>- `5 N4 ?0 [+ l- {
- #include <sys/socket.h>
" }, C7 E( J" y9 S -
6 O4 ~1 _- p( ]% o) t/ F( a# j3 [ - #define REMOTE_PORT 6666 //服务器端口& o4 `; D8 Y3 B( ~4 _9 k
- #define REMOTE_ADDR "127.0.0.1" //服务器地址+ ?! S7 }+ d" N; z
-
" ]3 z5 z# B4 `; b - int main(){
0 K0 R, O: H* B* g, P S- i' M z - int sockfd;: Z- E! l2 \+ `+ `. u
- struct sockaddr_in addr;
8 X2 _: M5 O" n3 N - char msgbuffer[256];
9 r/ z7 X+ u6 M) i0 K9 o -
3 o t4 r# `, Y' j" ~( j4 j - //创建套接字
8 Z! r, T( |& J2 D$ C( T8 ~) Y5 D+ Q6 | - sockfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);0 E& s1 V9 c' h" D; _3 W5 [
- if(sockfd>=0)# F+ L6 M% n" p4 Y. g
- printf("open socket: %d\n",sockfd);) r- d% Q4 P7 F3 S+ U8 U
- 2 U- E2 h: d, M; H9 n
- //将服务器的地址和端口存储于套接字结构体中
/ a* p- `( b! [( j - bzero(&addr,sizeof(addr));
# u* _8 k3 e+ q( ` - addr.sin_family=AF_INET;$ R+ S; ?/ l3 l, D K/ [2 q8 }9 N! J
- addr.sin_port=htons(REMOTE_PORT);, U( P( R9 H! a5 s6 _( d
- addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(REMOTE_ADDR);
7 r" I+ _8 J, B - ! v3 R1 X M6 B( |$ c0 C
- //向服务器发送请求9 g; T* F9 [- t6 e
- if(connect(sockfd,(struct sockaddr*)&addr,sizeof(addr))>=0)
: W# ~/ S2 M( j3 v7 [* U# ]" ^ - printf("connect successfully\n");( @2 ~0 N- f8 J
-
) f% [1 }7 ^5 f3 Y - //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)( {6 O& K7 q. [0 T$ s1 `
- recv(sockfd,msgbuffer,sizeof(msgbuffer),0);
3 k% B4 }) f- f- T& ? - printf("%s\n",msgbuffer);- R. V7 H" {# k' y, k# E
- ; H; @, I$ X# @/ n$ _8 m, h2 g
- while(1){ Y) ?! s8 g: r
- //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& |- J" Y: A' Q, }/ X
- bzero(msgbuffer,sizeof(msgbuffer));
; {( h0 s* u# v; h$ T% g7 e7 J - read(STDIN_FILENO,msgbuffer,sizeof(msgbuffer));4 T) O3 J/ p" {5 h4 @ Q2 s: C
- if(send(sockfd,msgbuffer,sizeof(msgbuffer),0)<0)
4 s/ l" o+ X" m; ~! m - perror("ERROR");/ D: C. l( [) ` F
- & b! M/ z7 F! r( W6 I$ _9 z
- bzero(msgbuffer,sizeof(msgbuffer));. D3 M7 @0 C& [) z& u$ v
- recv(sockfd,msgbuffer,sizeof(msgbuffer),0);
6 @1 N: L' t- j2 K! |2 V - printf("[receive]:%s\n",msgbuffer);
, Y- C; @- L6 i m$ f3 q; j - * C( q1 p4 C' R% n, [+ o
- usleep(500000);+ w! G. ^ @* E
- }" I! R7 A( L$ t8 V9 C
- }
复制代码
' z' f+ b# x3 Z% Y
9 r6 }4 F) y, ^2 q1 w& l" x服务端: - #include <time.h>1 l0 w2 g9 c1 @4 _2 y8 ~4 d
- #include <stdio.h>' [0 x: n: X& v+ }4 b0 k
- #include <stdlib.h>
2 {5 o$ ?/ }7 V( L F - #include <string.h>1 F/ {) G. w0 [, r& H3 @2 q* u
- #include <unistd.h>/ d5 v% Z4 y* q+ g0 `
- #include <arpa/inet.h>
- ?7 f2 S6 p/ S4 H# {: U! M - #include <netinet/in.h>7 c7 j9 ^9 d. s* }
- #include <sys/types.h>
+ x, x2 C/ ?. {# T/ U - #include <sys/socket.h>3 T1 }' Z# v t" F3 p; \
-
& y9 M0 u+ {5 Y - #define LOCAL_PORT 6666 //本地服务端口, J; N( v( U% E3 Q
- #define MAX 5 //最大连接数量% m% w+ F+ |' h' {* q
-
- d; Z4 w% z' k/ e* C7 f$ F9 q" h - int main(){
- y* @; p% F6 ^) ] - int sockfd,connfd,fd,is_connected[MAX];$ T4 S% D1 U( E+ C( K( T$ @0 @
- struct sockaddr_in addr;, o7 J6 ^( F- B* |4 H- B5 w/ Q
- int addr_len = sizeof(struct sockaddr_in);
( l, V ~! V7 D! T2 C - char msgbuffer[256];
0 z$ A6 W! q& y0 X( j( t - char msgsend[] = "Welcome To Demon Server";
0 h, e- G1 X$ D$ A - fd_set fds;5 H' t3 [" `; w/ A, L
- 4 |4 I; S( i" j. ~6 R4 @+ ~
- //创建套接字4 W" I( Y4 b# o2 E1 k
- sockfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);# q/ Z% T. c9 @. W" [5 Z+ v
- if(sockfd>=0)7 u4 g+ `/ R* [$ r) ?# z
- printf("open socket: %d\n",sockfd);9 R' m* `8 D: M4 D5 V. L
-
6 k8 J! ~ M3 O9 G5 ^ - //将本地端口和监听地址信息保存到套接字结构体中
' P1 q2 t- a( x% j* F, n; f+ I. U$ _ - bzero(&addr,sizeof(addr));
% N. b1 v' p0 I" D. Z5 B8 b8 D+ _ - addr.sin_family=AF_INET;
6 T, I5 j/ q* J2 X$ _8 k - addr.sin_port=htons(LOCAL_PORT);; k q$ P; \% m8 x; a7 L4 i5 O' ?
- addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); //INADDR_ANY表示任意地址0.0.0.0 0.0.0.0' w9 ?8 f$ }" J% A6 ^7 o
- 7 L8 q# n9 d+ c0 Q, d- s% o# \
- //将套接字于端口号绑定; K. L* U7 q- L. T/ ~
- if(bind(sockfd,(struct sockaddr*)&addr,sizeof(addr))>=0)7 J3 L. j+ X9 [1 b U" b- g
- printf("bind the port: %d\n",LOCAL_PORT);
/ D5 |/ J1 P- f# B0 }+ L2 Z -
* _( Y6 _5 F2 ^" s- P4 L3 V - //开启端口监听
8 l" I% {" J1 F: j3 r! Y - if(listen(sockfd,3)>=0)% a Z8 i0 `7 m
- printf("begin listenning...\n");% x1 T3 k2 x. E; r" f5 Q- |
- . r5 m2 u% b: {( q! x- h) P+ Z
- //默认所有fd没有被打开$ J+ c6 j0 m* p n c
- for(fd=0;fd<MAX;fd++)
2 e" Y3 l9 V+ e) O& i - is_connected[fd]=0;
9 ]# X' s0 P+ R7 k# X: Y - # U% {' x9 H) T l! `- Y
- while(1){' y, W2 [0 [+ r1 w9 J; z5 K% U; @: n/ P0 w
- //将服务端套接字加入集合中9 }7 k+ L" r+ S6 m8 I3 f, B
- FD_ZERO(&fds);: u% X/ s7 F* c; C8 y8 w
- FD_SET(sockfd,&fds);
: s! J: R$ Y1 i- U5 r1 E8 f - 3 W& u% t/ y/ n6 v
- //将活跃的套接字加入集合中
# G) @0 e# @* b4 d3 ]4 N7 s" n' q - for(fd=0;fd<MAX;fd++)) b$ e" c. ^' Q; o. ]; F" ?. Z; K& q
- if(is_connected[fd])
; P) m/ a& s7 o9 H" W9 J - FD_SET(fd,&fds);
5 q5 ^. p$ h- m1 @/ U -
! b+ y0 B7 h# h/ O5 O; @" ] - //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
# i) G2 A7 L0 ~( ^ - if(!select(MAX,&fds,NULL,NULL,NULL))
7 B- n% m* [: u* u - continue;
2 K. _) I5 ?- s C# \9 E - * [" ]: i4 O4 V0 U" p
- //遍历所有套接字判断是否在属于集合中的活跃套接字
. V, E. x* M: P7 V- ~& V% t3 }2 l - for(fd=0;fd<MAX;fd++){3 q. C. B! ?% s9 D8 k' R7 m
- if(FD_ISSET(fd,&fds)){2 t' q; ]$ X6 _/ ^7 c8 m% Y
- if(fd==sockfd){ //如果套接字是服务端,那么与客户端accept建立连接
' u$ r- \/ S+ r - connfd = accept(sockfd,(struct sockaddr*)&addr,&addr_len);; f. F) f0 T* l; L
- write(connfd,msgsend,sizeof(msgsend)); //向其输出欢迎语
% ~. m" J, d9 I, p3 \ - 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
! t+ s5 H4 v7 W$ y4 o% |! }% { - printf("connected from %s\n",inet_ntoa(addr.sin_addr));
$ D* N, H5 b/ B; P! i0 f - }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6 } ~ ?- P9 u3 k- l- W; }6 ~0 j
- if(read(fd,msgbuffer,sizeof(msgbuffer))>0){ & L# a8 x- c L4 v( e9 q3 K a
- write(fd,msgbuffer,sizeof(msgbuffer));
) ^- h8 x2 \7 h- h - printf("[read]: %s\n",msgbuffer);
/ }+ ^, E6 Y7 {: ?! _# N* N - }else{& f/ f, t; e% ]/ m2 d* r0 R
- is_connected[fd]=0;; W+ s1 q# S8 U6 ~0 b) B( K. |
- close(fd);
( Y4 d2 K) y+ s D2 n: q - printf("close connected\n");
$ b8 {( `7 m9 l k - }& y/ [* O/ V4 S; ]% K, B& }
- }
- G+ ~3 ?( ^3 u! n, ^, `- Y - }3 Z( ~ C8 P0 T& U" _
- }
- ^. S5 ]" t+ S/ s6 E4 N- s2 S - }
( {4 V r# \% w% Y - }
复制代码
( K* c/ o, u1 V! w; e4 }' y
* P6 g' J8 N4 ^$ l( A" Z0 t' K5 ~+ I) Z+ U% \$ l. s
9 f" J1 L. ]/ B
/ c' o: @; P: W7 i& l* d3 I: r) e y" S
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