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
6 I$ G' `4 U( Q. l& ~) a" u! s% ~- c1 o. G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。, |/ W5 g2 B- ~8 u- U" N
"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)
2 d+ ^1 b1 j6 [
5 r8 Y$ @- q; {8 G6 R5 e% ]1 v
; `# h3 ]2 U1 \+ R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
4 ?2 T5 b3 W1 i$ T' ?6 \ 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 ! [: y5 x' T( h( o0 @
5 l5 B1 K O# }% v q
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)
_! p/ f6 U C, y" }1 k7 e- H- M. n$ ~* m; Z3 p/ E# \
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) 6 z# X; ` Y; l4 B4 C$ f
1 l$ Y. G) {( G
. J- r3 I1 e" X
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。 4 A: V9 U$ @# o* [' K
( L" H4 }: g2 i+ L1 l% n; i# F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>
9 o, I! ` R/ K; l. w6 h - x* O& Q& ]: d1 u
- #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
% v: \. T2 b' x" c8 B/ ? readset 用来检查可读性的一组文件描述字。
7 ?; v: }! v. q- x) Z
writeset 用来检查可写性的一组文件描述字。
' K: v+ f ^, X& W, n3 F 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)
/ L! ?6 e- B% c- c# K4 X' N
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。3 [' E) F" ]$ z: |( i/ o& |5 N
* j. @: g1 r: A) i( ~ 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:4 ]3 F1 J. H6 z
5 B9 N% K1 I: r
- 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)0 _* F, X D1 N; w, r1 a0 `
& X& V8 W, u" ]- 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)
' ^/ I/ ]/ W; k w" U
, V/ U; n' s+ H# k7 Q* M. d2 M- 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。, f- u( x* t+ K6 [
& `8 S/ S% u1 c, r. J* c' {( p& K & Y* h8 [- \ w- ]
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& `1 K' }2 V/ m' k
- % D% s: W. w, O. t0 L+ K2 U4 p& h6 X r
- FD_CLR(fd,*fds): 从集合fds中删除指定的fd
6 b. C5 P- Q, N ~8 p; D7 | - + a2 e! ?2 g6 g' L: t+ |$ V
- FD_SET(fd,*fds): 从集合fds中添加指定的fd
' i7 O% z i; f, ~; H - & o" {' k: B6 h9 U( D( Q: m) I
- 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;7 H4 Y& ~/ e5 I
- .....
( v" f& E \% } E - fd_set set;; G" h$ n. _6 R5 _+ A; Q& {+ G
- while(1){8 j( [; L! ]) f' q% G( ?
- FD_ZERO(&set); //将你的套节字集合清空
" J8 V# I( r0 k" ~" Q: A' r, b - 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s6 o8 Q( Z7 H: n4 @" D6 T
- select(0,&set,NULL,NULL,NULL); //检查套节字是否可读,
6 h' i, b9 G1 s - if(FD_ISSET(s, &set) //检查s是否在这个集合里面,
- K7 q5 @$ h( R; k - { //select将更新这个集合,把其中不可读的套节字去掉( |2 E/ D) J: _
- //只保留符合条件的套节字在这个集合里面1 m" b* n$ `: [" M. g4 J
- recv(s,...);
, }% C' q' d a$ W N* F2 _ - }- C- Y0 r1 M ?3 G6 S. G$ F
- //do something here) e* X' h' v% l, W+ _, X4 W
- }
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。% N- C( M K" s/ |4 f
- ; w0 M3 m$ v2 H. b
- (2)若fd=5,执行FD_SET(fd,&set); 后set变为 0001,0000(第5位置为1)( {6 a$ m/ \6 ?7 N! d. O% p5 }4 f$ U
& O8 Y! c/ g) l. u# B' k- (3)若再加入fd=2,fd=1 则set变为 0001,0011, G" k1 s/ w+ A% ~9 ` z) E
- - `( A- v( a, D
- (4)执行select(6,&set,0,0,0) 阻塞等待0 u4 L1 J% v0 x# W# i) i9 L$ p& ]
- 4 d" x) f9 u# S' q+ \- G/ h
- (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 % H7 k; M$ z" F# d
4 Z/ b" e8 ~7 F d/ V6 u" J5 T2 n
使用select函数的过程一般是: + l+ F; ]2 l. k
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。。。
& ~, x. z' _- S8 |; w4 a % _% x' s: i/ L, J r
客户端: - #include <time.h>& W8 H+ D" U+ e2 o3 W. D
- #include <stdio.h>/ T0 n3 ]- w0 z2 O% K! m) ]. G& e
- #include <stdlib.h>
' e* f* b C7 k4 ^: L% J7 g' q - #include <string.h>: j# a" E1 Q7 h; d. b p @
- #include <unistd.h>
' F( s4 f6 b6 h V3 C: @4 c! c& A - #include <arpa/inet.h>5 ?, R! ]1 [$ g& |8 I* d
- #include <netinet/in.h>
4 u0 K% D$ G" c K4 e+ D/ @' x* b5 m - #include <fcntl.h>$ r- k7 d8 |- g) ?/ n3 Z. E3 S2 @( r
- #include <sys/stat.h>. t6 Z" W9 ?; }
- #include <sys/types.h>9 l6 Z3 v% t# Y8 N \
- #include <sys/socket.h>
( F& L# @, ^. \ -
; J. L4 s) l: }: V$ u J8 F - #define REMOTE_PORT 6666 //服务器端口4 O) p: j* O- Y* e$ C8 j) w7 m
- #define REMOTE_ADDR "127.0.0.1" //服务器地址
k8 l( h5 G/ z -
2 {) U. ^/ A- v% r6 K* j - int main(){. n1 N+ h. P7 B+ Z$ D2 Z
- int sockfd;5 W( j5 u- r4 L: E; j
- struct sockaddr_in addr;
6 |8 @' k, h0 x$ H; N5 g, l4 M - char msgbuffer[256];2 k6 @ `! ]- ]8 m
-
3 h# ]! o1 }# |2 B' Y% f' ?4 w - //创建套接字- K5 F4 {0 x8 B t- U
- sockfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
0 b# G6 Z ?) z$ B/ e; v: O- p, D - if(sockfd>=0)5 v" N! Y7 M6 g) w7 b6 \& A G2 e
- printf("open socket: %d\n",sockfd);9 D1 M( l$ u" z7 r$ T
- 5 y+ m$ t# ?% F' V# Z4 h' v( R
- //将服务器的地址和端口存储于套接字结构体中
5 v1 |6 k. o. O' p( M, B - bzero(&addr,sizeof(addr));7 G% z' M' A4 @& N& W. P
- addr.sin_family=AF_INET;5 y; f4 T1 a+ ]
- addr.sin_port=htons(REMOTE_PORT);
& g% }6 m0 S9 W: k - addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(REMOTE_ADDR);
) Z3 |7 B/ |& m8 L - ( A6 f. O- @* e7 P) Y
- //向服务器发送请求7 P7 @4 }! r5 m* e" W
- if(connect(sockfd,(struct sockaddr*)&addr,sizeof(addr))>=0)) x- B& x5 p8 ?9 }4 Z- P( F
- printf("connect successfully\n");
$ ^+ ]% u" ? u% _, l6 D: d -
" u8 v6 N8 N( n9 H5 a - //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)
( D& g* C3 E) w$ l9 S! F- z. S - recv(sockfd,msgbuffer,sizeof(msgbuffer),0);. m: |) |: }8 N; i
- printf("%s\n",msgbuffer);6 ?' d8 H0 i- Y! T- ] F+ } u
- 4 ^9 o4 ~ `' F' m$ B
- while(1){
% b$ P5 ?4 i0 ]( M - //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
; M7 g% F3 N: `; ?! d4 w - bzero(msgbuffer,sizeof(msgbuffer));( P5 N% d+ U" ]+ J( H1 U2 P7 W. [/ n
- read(STDIN_FILENO,msgbuffer,sizeof(msgbuffer));
8 L9 }: o% P: U; r3 R1 q! C - if(send(sockfd,msgbuffer,sizeof(msgbuffer),0)<0)' ]( a: t4 a; W5 ]' d8 A
- perror("ERROR");
: l% ]7 ]: y) J -
+ ~( j9 J4 ]% W% D7 A4 l - bzero(msgbuffer,sizeof(msgbuffer));" V; E) z5 B0 \ k
- recv(sockfd,msgbuffer,sizeof(msgbuffer),0);/ f& K- n# B( j4 {* Y) u+ I
- printf("[receive]:%s\n",msgbuffer);0 G3 E6 @1 N$ m( f: u1 d* `
- 9 S1 @9 ~8 Z2 ?2 V y& ^$ }$ v% q
- usleep(500000);# ?5 {7 K6 D, d+ Z! ^
- }3 K7 h C/ ^/ S5 B3 x! E
- }
复制代码
3 |& [4 u1 u! k" X" [ U
! J' @! Y* H" c. ]# F+ F( Y服务端: - #include <time.h>$ j; x N5 ^- ]6 l2 o8 \
- #include <stdio.h>
( F% T& a1 l! I, w7 f6 _) g$ w - #include <stdlib.h>" d4 V! P. K w( j: ^' @
- #include <string.h>) D9 N, G: C3 S5 {, o
- #include <unistd.h>' \( y7 X5 h) _
- #include <arpa/inet.h>1 m# e Z- }1 A9 P, g
- #include <netinet/in.h>% r! [5 b% E; E8 n! r! j" U
- #include <sys/types.h>$ A9 h" N9 }# _, J% h' o) R0 |+ ^" a
- #include <sys/socket.h>
% r' |. g! F" o9 u9 S -
' a% s; h1 e& y. p - #define LOCAL_PORT 6666 //本地服务端口
/ @8 @2 K$ @, C; {! q6 R7 L! R7 b - #define MAX 5 //最大连接数量
' L) P( a3 v5 c5 |& n -
& X/ X; G$ W2 h4 s$ s - int main(){' O9 s( L4 K3 w8 Z2 l/ D- ~
- int sockfd,connfd,fd,is_connected[MAX];$ I) [5 L3 s% n# p
- struct sockaddr_in addr;. e+ X; X( r5 g8 c7 G- _; k
- int addr_len = sizeof(struct sockaddr_in);
0 U' K3 t- m5 ?: ?% o - char msgbuffer[256];/ X3 {5 Z7 {& I$ d% b
- char msgsend[] = "Welcome To Demon Server";) H7 S0 \3 p" L
- fd_set fds;5 M6 _1 C5 A2 H0 v
-
' S% h$ N0 D- _& a - //创建套接字
. k3 j9 L) ~6 ~9 X9 H2 O - sockfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);/ A0 H7 C5 B, Y& h4 P
- if(sockfd>=0)& P5 b* R+ O1 l# E
- printf("open socket: %d\n",sockfd);- Q. a7 ?9 B9 g! {2 ]" o
- F/ E5 Y0 Y) n4 z- _
- //将本地端口和监听地址信息保存到套接字结构体中
9 u4 I' m6 L9 s# ~3 r - bzero(&addr,sizeof(addr));
2 }! y9 x5 m3 T; l+ o - addr.sin_family=AF_INET;
' L* X2 k; n; \ - addr.sin_port=htons(LOCAL_PORT);# f+ z( t# _) |# {& ]3 i. d+ @# E8 X
- addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); //INADDR_ANY表示任意地址0.0.0.0 0.0.0.0, H% n8 w0 K* r5 C5 _# \+ i
-
8 a# P, B8 B) H: W0 F. G1 ?- E0 J - //将套接字于端口号绑定
) V) Y$ w8 j# c - if(bind(sockfd,(struct sockaddr*)&addr,sizeof(addr))>=0)
9 X: @3 w; O# }' q; i/ d - printf("bind the port: %d\n",LOCAL_PORT);
! N8 h' \- }: h7 f& D; q - 9 ^3 }$ P9 ~2 m8 E' u& d$ A4 {
- //开启端口监听 L# T$ B5 W0 W) J6 h9 K# p4 k
- if(listen(sockfd,3)>=0) J5 E; k8 }5 \* R1 Z5 E( ~& }
- printf("begin listenning...\n");
2 }* h+ t$ h: a1 ]# g% J# D - * D2 I% p% i* W) ?' ^8 d
- //默认所有fd没有被打开
7 A. [; q0 O: Z# X! y3 J# A - for(fd=0;fd<MAX;fd++)7 @- f& o4 U0 `( y, d( b
- is_connected[fd]=0;& U# J* H9 m/ @7 K8 B
- 3 }+ V: s/ f8 q1 Q! @
- while(1){
, I c4 Y) X' }9 I: |# o A. r - //将服务端套接字加入集合中, I* w" `- t& p9 b4 X7 V2 O& W
- FD_ZERO(&fds);0 b1 H- C* [" v* f( K
- FD_SET(sockfd,&fds);; S0 x2 b# J1 M, L
- 6 g9 Y% J, R' g7 E# _+ f
- //将活跃的套接字加入集合中$ k C0 r" p4 t
- for(fd=0;fd<MAX;fd++)) l* y, F3 O3 c4 p! D/ b+ Q; A7 z
- if(is_connected[fd])
}- v3 G5 F# R# C9 L - FD_SET(fd,&fds);" z$ {6 b, P% s: e. \! n, z7 l
- : r1 j/ J- {% N
- //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
) c& Y4 X; r/ B - if(!select(MAX,&fds,NULL,NULL,NULL)); K! y& z I" M# _
- continue;" Y+ p- Y9 }6 M! F. u9 g9 S6 a
-
# R5 p# ]" a/ T _# _- @8 K# |' R) `: E - //遍历所有套接字判断是否在属于集合中的活跃套接字9 q. x/ Z/ A ?( b
- for(fd=0;fd<MAX;fd++){0 {5 X; m; A5 t$ M
- if(FD_ISSET(fd,&fds)){4 q9 c" y/ |9 W- G
- if(fd==sockfd){ //如果套接字是服务端,那么与客户端accept建立连接
" e: E: V1 M$ R1 D - connfd = accept(sockfd,(struct sockaddr*)&addr,&addr_len);5 i) P- o8 U2 M" [
- write(connfd,msgsend,sizeof(msgsend)); //向其输出欢迎语1 y8 c$ ?& `4 k$ U7 a8 i0 z0 U* s
- 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3 Q- p; t6 Y$ M0 V2 F& n
- printf("connected from %s\n",inet_ntoa(addr.sin_addr));
* ^& N6 M9 j& n7 X" }6 p - }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9 s0 P, w- _9 `9 Z$ q" `
- if(read(fd,msgbuffer,sizeof(msgbuffer))>0){ & v0 V& i4 X' @/ H/ [" L
- write(fd,msgbuffer,sizeof(msgbuffer));0 ^0 o5 t4 r! w( ~
- printf("[read]: %s\n",msgbuffer);
- n( \- w( {" ~, F* Q* j9 |( @ - }else{7 F6 Y" E' o7 n; S! F3 q. S* M
- is_connected[fd]=0;- B& T3 ?+ h# Q" F; D
- close(fd);
, d- t9 d$ l2 l$ z1 u - printf("close connected\n");' a; h( M F' x/ l \& e0 c
- }: B- K6 M v" ]$ P+ c4 W, Y
- }6 T) Q, {3 K6 v
- }
4 O( w! _/ v4 D( K" j - }) Q# [2 x* k: d+ F/ Y5 A
- }; M; ~+ x+ V& o/ v/ O/ J! p0 J+ T
- }
复制代码
: g+ M9 j' t6 ^/ F; p8 d# I$ `3 v0 B$ c( J& k; d5 X
4 v) \8 _9 f5 g5 q- c
7 V! U, m/ S) W' @& Z) C4 K! r, I2 _: ^: [/ |
$ |: c& d1 e, z |