c++ 網絡編程（二） linux 下多進程socket通信 多個客戶端與單個服務端交互代碼實現回聲服務器

 

原文作者：aircraft

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鍥子-- 預備知識優雅的關閉套接字連接：

基於TCP的半關閉

TCP中的斷開連接過程比建立連接過程更重要，因為建立連接過程一般不會出現什么大的變數，但斷開過程就有可能發生預想不到的情況，因此要准確的掌控。

• 單方面斷開連接帶來的問題
  Linux的close函數和Windows的closesocket函數是完全斷開連接。完全斷開是指無法傳輸數據也不能接收數據。因此，一方這樣直接斷開連接就顯得不太優雅了。如：主機A發送完最后的數據后，調用close函數單方斷開了連接，那么最終，由主機B傳輸的，主機A必須接收的確認數據也銷毀了(四次握手)。
  為了解決這類問題，我們一般采用半關閉的方法，這是指可以傳輸數據但無法接收，或可以接收數據但無法傳輸。就是只關閉流的一半。

• 套接字和流(Stream)
  兩台主機通過套接字建立連接后進入可交換數據的狀態，我們把這種狀態看作一種流。如流水一樣，水朝一個方向流動，同樣，在套接字的流中，數據也只能向一個方向移動。示例圖如下：
  
  一旦兩台主機建立了套接字連接，每個主機就會擁有單獨的輸入流和輸出流。如圖，其中一個主機的輸入流與另一主機的輸出流相連，而輸出流則與另一主機的輸入流相連。我們這章講的優雅斷開連接其實就是斷開其中1個流，而非同時斷開兩個流。

• 針對優雅斷開的shutdown函數

int shutdown(int sock, int howto);
sock：需要斷開的套接字文件描述符
howto：斷開連接的方式，有三種：SHUT_RD：斷開輸入流，SHUT_WR：斷開輸出流，SHUT_RDWR：同時斷開

 

 

LINUX下：

 

一.服務端代碼

 

下面用了多個close來關閉文件描述符，可能有的小伙伴會有疑惑。。。。我就說一句，創建進程的時候會把父進程的資源都復制 一份，而你這個子進程只需要保留自己需要處理的資源，其他的自然要關閉掉，

不然父親一個兒子一個 待會打起來怎么辦  嘿嘿

 

注意了：就像進程間的通信需要屬於操作系統的資源管道來進行，套接字也屬於操作系統，所以創建新進程也還是只有原來的那個，復制的資源只不過是文件描述符而已，我們關閉的也是這個文件描述符

//基於多進程的並發服務器實現
//注：子進程會復制父進程擁有的所有資源
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/socket.h>
#include <signal.h>
#include <sys/wait.h>
 
#define BUF_SIZE 30
 
void error_handling(char *message);
void read_childproc(int sig);
 
int main(int argc, char *argv[])
{
  //定義TCP連接變量
  int serv_sock;
  int clnt_sock;
  struct sockaddr_in serv_addr;
  struct sockaddr_in clnt_addr;
  socklen_t clnt_addr_size;
  int str_len;
  char buf[BUF_SIZE];
  //定義信號處理變量
  pid_t pid;
  struct sigaction act;
  int state;
  
  if(argc!=2)
  {
    exit(1);
  }
  //配置信號處理函數
  act.sa_handler=read_childproc;
  sigemptyset(&act.sa_mask);
  act.sa_flags=0;
  sigaction(SIGCHLD, &act, 0);
  
  //TCP套接字配置
  serv_sock=socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);
  if(serv_sock == -1)
    error_handling("socket error!");
 
  memset(&serv_addr, 0, sizeof(serv_addr));
  serv_addr.sin_family = AF_INET;    //IPV4協議族
  serv_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);    //主機字節序（host）轉換成網絡字節序（net）（大端序）
  serv_addr.sin_port = htons(atoi(argv[1]));    //端口號
  if(bind(serv_sock, (struct sockaddr*) &serv_addr, sizeof(serv_addr)) == -1)
    error_handling("bind error");
 
  if(listen(serv_sock, 5) == -1)
    error_handling("listen error");
  
  while(1)
  {
    clnt_addr_size = sizeof(clnt_addr);
    clnt_sock=accept(serv_sock, (struct sockaddr*) &clnt_addr, &clnt_addr_size);
    if(clnt_sock == -1)
      continue;
    else
      puts("new client connected...");
    
    pid=fork();    //創建新進程
    if(pid==-1)
    {
      close(clnt_sock);
      continue;
    }
    if(pid==0)    //子進程運行區域
    {
      close(serv_sock);    //在子進程中要關閉服務器套接字文件描述符
      while((str_len=read(clnt_sock, buf, BUF_SIZE))!=0)
    write(clnt_sock, buf, str_len);
      
      close(clnt_sock);//執行完關閉自己的文件描述符
      puts("client disconnected...");
      return 0;
    }
    else    //父進程運行區域
    {
      //調用fork函數后，要將無關的套接字文件描述符關閉掉
      close(clnt_sock);
    }
  }
  
  close(serv_sock);
  return 0;
}
 
void error_handling(char *message)
{
  fputs(message, stderr);
  fputc('\n', stderr);
  exit(1);
}
 
//一旦有子進程結束就調用這個函數
void read_childproc(int sig)
{
  int status;
  pid_t id=waitpid(-1, &status, WNOHANG);//等待子進程終止
  if(WIFEXITED(status))
  {
    printf("remove proc id: %d \n", id);
    printf("child send: %d \n", WEXITSTATUS(status));
  }
}

 

二.客戶端代碼

這里說一下這里用多進程分割I/O（輸入/輸出）,是為了代碼的分割提高程序優化，在輸入數據的時候不需要考慮輸出，在一個地方不用寫兩個地方的代碼，雖然代碼可能變多了，但是程序確實優化了，老經驗的程序員就能體會到了

 

然后為什么write_routine里還要調用shutdown給服務端傳輸EOF，MAIN函數最后不是有close可以向服務端發送嗎？？？  這是因為我們創建了子進程，沒有辦法通過一次調用close傳遞EOF，不然會出大問題的！！  所以自己在子進程里手工調用shutdown發送EOF，告訴服務端：“嘿哥們，我差不多要涼涼了      下輩子有緣再見吧QAQ”  哈哈哈哈哈哈哈

//分割IO實現分割數據的收發過程
//父進程負責接收，子進程負責發送
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/socket.h>
 
#define BUF_SIZE 30
 
void error_handling(char *message);
void read_routine(int sock, char *buf);
void write_routine(int sock, char *buf);
 
int main(int argc, char *argv[])
{
  int sock;
  pid_t pid;
  struct sockaddr_in serv_addr;
  int str_len;
  char buf[BUF_SIZE];
  
  if(argc!=3)
  {
    exit(1);
  }
  
  sock=socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);
  if(sock == -1)
    error_handling("socket error!");
  
  memset(&serv_addr, 0, sizeof(serv_addr));
  serv_addr.sin_family = AF_INET;
  serv_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(argv[1]);
  serv_addr.sin_port = htons(atoi(argv[2]));
 
  if(connect(sock, (struct sockaddr*) &serv_addr, sizeof(serv_addr)) == -1)
    error_handling("connect error");
  else
    puts("Connected.....");
  
  pid=fork();
  if(pid==0)    //子進程寫
    write_routine(sock, buf);
  else    //父進程讀
    read_routine(sock, buf);
  
  close(sock);
  return 0;
}
 
void error_handling(char *message)
{
  fputs(message, stderr);
  fputc('\n', stderr);
  exit(1);
}
 
//這里實現讀入有關代碼
void read_routine(int sock, char* buf)
{
  while(1)
  {
    int str_len=read(sock, buf, BUF_SIZE);
    if(str_len==0)
      return;    //接受到EOF結束符時返回
    
    buf[str_len]=0;
    printf("message from server: %s \n", buf);
  }
}
 
//這里負責實現輸出有關代碼
void write_routine(int sock, char* buf)
{
  while(1)
  {
    fgets(buf, BUF_SIZE, stdin);
    if(!strcmp(buf, "q\n") || !strcmp(buf, "Q\n"))
    {
      shutdown(sock, SHUT_WR);
      return;
    }
    write(sock, buf, strlen(buf));
  }
}

 同時多進程服務端也是有缺點的，每創建一個進程就代表大量的運算與內存空間占用，相互進程數據交換也很麻煩。。。那么怎么解決呢，在我后面的博客也許會給出答案-----hhhhhhh

 

最后說一句啦。本網絡編程入門系列博客是連載學習的，有興趣的可以看我博客其他篇。。。。c++ 網絡編程課設入門超詳細教程 ---目錄

 

參考書籍《TCP/IP網絡編程---尹聖雨》

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