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

 

原文做者:aircrafthtml

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鍥子-- 預備知識優雅的關閉套接字鏈接:python

基於TCP的半關閉

TCP中的斷開鏈接過程比創建鏈接過程更重要,由於創建鏈接過程通常不會出現什麼大的變數,但斷開過程就有可能發生預想不到的狀況,所以要準確的掌控。c++

  • 單方面斷開鏈接帶來的問題
    Linux的close函數和Windows的closesocket函數是徹底斷開鏈接。徹底斷開是指沒法傳輸數據也不能接收數據。所以,一方這樣直接斷開鏈接就顯得不太優雅了。如:主機A發送完最後的數據後,調用close函數單方斷開了鏈接,那麼最終,由主機B傳輸的,主機A必須接收的確認數據也銷燬了(四次握手)。
    爲了解決這類問題,咱們通常採用半關閉的方法,這是指能夠傳輸數據但沒法接收,或能夠接收數據但沒法傳輸。就是隻關閉流的一半。程序員

  • 套接字和流(Stream)
    兩臺主機經過套接字創建鏈接後進入可交換數據的狀態,咱們把這種狀態看做一種流。如流水同樣,水朝一個方向流動,一樣,在套接字的流中,數據也只能向一個方向移動。示例圖以下:
    這裏寫圖片描述
    一旦兩臺主機創建了套接字鏈接,每一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外一主機的輸出流相連,而輸出流則與另外一主機的輸入流相連。咱們這章講的優雅斷開鏈接其實就是斷開其中1個流,而非同時斷開兩個流。編程

  • 針對優雅斷開的shutdown函數後端

int shutdown(int sock, int howto);
sock:須要斷開的套接字文件描述符
howto:斷開鏈接的方式,有三種:SHUT_RD:斷開輸入流,SHUT_WR:斷開輸出流,SHUT_RDWR:同時斷開服務器

 

 

LINUX下:網絡

 

一.服務端代碼併發

 

下面用了多個close來關閉文件描述符,可能有的小夥伴會有疑惑。。。。我就說一句,建立進程的時候會把父進程的資源都複製 一份,而你這個子進程只須要保留本身須要處理的資源,其餘的天然要關閉掉,

否則父親一個兒子一個 待會打起來怎麼辦  嘿嘿

 

注意了:就像進程間的通訊須要屬於操做系統的資源管道來進行,套接字也屬於操做系統,因此建立新進程也仍是隻有原來的那個,複製的資源只不過是文件描述符而已,咱們關閉的也是這個文件描述符

//基於多進程的併發服務器實現
//注:子進程會複製父進程擁有的全部資源
#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鏈接變量
  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();    //建立新進程
    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);//執行完關閉本身的文件描述符
      puts("client disconnected...");
      return 0;
    }
    else    //父進程運行區域
    {
      //調用fork函數後,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

這裏說一下這裏用多進程分割I/O(輸入/輸出),是爲了代碼的分割提升程序優化,在輸入數據的時候不須要考慮輸出,在一個地方不用寫兩個地方的代碼,雖然代碼可能變多了,可是程序確實優化了,老經驗的程序員就能體會到了

 

而後爲何write_routine裏還要調用shutdown給服務端傳輸EOF,MAIN函數最後不是有close能夠向服務端發送嗎???  這是由於咱們建立了子進程,沒有辦法經過一次調用close傳遞EOF,否則會出大問題的!!  因此本身在子進程裏手工調用shutdown發送EOF,告訴服務端:「嘿哥們,我差很少要涼涼了      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);
}
 
//這裏實現讀入有關代碼
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);
  }
}
 
//這裏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,每建立一個進程就表明大量的運算與內存空間佔用,相互進程數據交換也很麻煩。。。那麼怎麼解決呢,在我後面的博客也許會給出答案-----hhhhhhh

 

最後說一句啦。本網絡編程入門系列博客是連載學習的,有興趣的能夠看我博客其餘篇。。。。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》

如有興趣交流分享技術,可關注本人公衆號,裏面會不按期的分享各類編程教程,和共享源碼,諸如研究分享關於c/c++,python,前端,後端,opencv,halcon,opengl,機器學習深度學習之類有關於基礎編程,圖像處理和機器視覺開發的知識

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