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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 , R# [/ P8 Q3 h! R0 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。5 Q4 ^$ D/ D+ c$ P. q# r% m
"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: F: ~+ y' f, ?" l& Q5 l
; N9 ]0 z$ n# F7 H/ j; B3 g ]- ]4 K7 Y* q0 r! ]' 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
j( x+ F5 D+ 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 ' r" W7 m' K; v& t6 L) e1 t
1 o- D6 r3 a" 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) : _% F/ c# k8 N' O/ w
8 r2 h; v$ P& }& a/ S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) 3 c% A; U. x8 n% y6 a/ t9 k, Y
5 o" J5 t, X. N
/ _0 I# S1 K- N9 o" W) W
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。 ! k) Q2 S+ u; Q4 R/ B' F! t* I
6 {: \) h4 Z: B# N$ p8 t1 `
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>4 F/ b# Q1 |8 g/ o& T% m' L4 V E" b0 }
' M1 _% }8 `3 w ~# P- e- #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
, z& t2 B6 s0 Z) z1 ? readset 用来检查可读性的一组文件描述字。
2 B$ [, r k7 t2 ^0 |9 \ writeset 用来检查可写性的一组文件描述字。
2 ~, ~3 r9 X* j5 ^8 K" ~1 |$ ]
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) 3 h- K! |, g' \
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。+ q+ }) o: K) w
4 D: K5 ^) K5 `/ D* d- u/ q
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:
+ o' o4 X4 h0 w& R/ o( ]
: {) M. | m0 \- b' P! G0 V- 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)6 q4 b A2 a v# }5 ]6 @7 j! }
* F0 b: x0 _5 W/ {" N# ~- A" R- 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)
f( {6 a& A6 D0 L6 O7 h3 G
0 o0 h: J L, O/ G- L- 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。+ L4 d: v) }0 e- }8 R% }% G
! W4 H# X9 b. E9 \( x+ E4 R. E+ F & w! L" l' j/ i4 i% X" H
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
; K, l8 e$ U: ^( h& p - & A! k, ]+ {6 y, B
- FD_CLR(fd,*fds): 从集合fds中删除指定的fd
9 K( f% p5 N- o( S6 x: m4 s - & x8 B9 A1 Y: n
- FD_SET(fd,*fds): 从集合fds中添加指定的fd
$ R3 d. L" s2 k* O - 7 z5 ?/ g: Q0 y% P9 U$ p
- 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;5 u' P$ T w. x0 J4 W
- .....
' @4 c* {& C5 _$ m- s* l. Z8 @. J - fd_set set;
( I7 I4 ?1 _ u0 x7 p, A1 e - while(1){
& {8 A; `) J. |7 I# O - FD_ZERO(&set); //将你的套节字集合清空
^6 ~; s; m7 P+ x* z/ ~/ r0 C$ M - 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/ F! w* c3 J2 o$ {5 d" v
- select(0,&set,NULL,NULL,NULL); //检查套节字是否可读,9 A8 G# G# z0 a) q9 U: C8 b
- if(FD_ISSET(s, &set) //检查s是否在这个集合里面,
# j; [+ u, J9 ]9 b! K1 O2 v& G - { //select将更新这个集合,把其中不可读的套节字去掉
2 [1 N' \+ O) v# F( I. y - //只保留符合条件的套节字在这个集合里面
" f. M" y) ?& X9 r8 m+ o. {) k) k: [: | - recv(s,...);7 S2 i, O( T7 v G8 A
- }
1 F- M; Z" u) n9 ~ B7 C- B - //do something here
4 r4 n' N( a# \5 D2 X - }
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。
4 [5 |! ^* T: f. H1 D6 Q! G
- h5 r2 h1 C Y0 p- (2)若fd=5,执行FD_SET(fd,&set); 后set变为 0001,0000(第5位置为1), `; w* C# u% l( f7 j8 {
& k# o& [4 B1 ^3 }- (3)若再加入fd=2,fd=1 则set变为 0001,0011
b; [- [1 E, w0 Y3 q- h' `+ m - 6 R0 |, b; N C. f. q
- (4)执行select(6,&set,0,0,0) 阻塞等待
! W( d) u) w/ D - . K( n* m9 S* ~+ R8 t' _8 u
- (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 H( |- V: H: \
* J5 R3 P, n$ e5 ]4 M- s使用select函数的过程一般是:
! A/ T' e* V1 d) \% F* o$ K G+ Q 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。。。
- m' G; L7 |" W/ K6 D/ A- ~) E, V* X ! H$ x R/ ^( s
客户端: - #include <time.h>7 L1 v% |# H' h5 ~
- #include <stdio.h>
' F7 [# l Y. ^# g# f" l5 | - #include <stdlib.h>$ M5 M O; O* H+ ?
- #include <string.h>
& n; d7 A# s2 v+ v( I7 U7 u - #include <unistd.h>
: N& C! ^% I# {' r; ^ - #include <arpa/inet.h>2 `! R) l, c5 ]+ t2 h$ g8 |$ z; w2 ?
- #include <netinet/in.h>
6 o: ^4 E3 j R+ [8 Y; P- V4 e - #include <fcntl.h>
+ P/ U4 U; {0 m) W - #include <sys/stat.h>
% Q! C8 F5 n( `7 h - #include <sys/types.h>& C; Y7 N; H6 v
- #include <sys/socket.h>
9 N% I* Q$ t% _, `/ \: P) u. o -
# c( F( f* j! p; T c8 a" [1 a - #define REMOTE_PORT 6666 //服务器端口
; ]3 W6 Q' Y! i3 v* q - #define REMOTE_ADDR "127.0.0.1" //服务器地址' h; j1 S f- G' T+ n1 P" a- ?* p
- + W& @- \. m! k$ Y$ f+ S1 F
- int main(){
6 {9 W% G2 M; m2 z7 R- r9 h0 s - int sockfd;
& K. J# J$ F( V- @1 a - struct sockaddr_in addr;
, H0 [! R; k, J. A' F0 p: L8 b - char msgbuffer[256];
6 S1 f# Z5 z. J0 Y2 U - + {& V' X& [' X- E
- //创建套接字
; s7 z4 o2 a) \1 s! p - sockfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);/ H: E0 p8 o1 F: C5 s/ w8 O
- if(sockfd>=0)1 \$ P2 I$ y" X6 e: P- s
- printf("open socket: %d\n",sockfd);
) `! I% e* y( j, i - - U* P+ h7 O( X! t) o
- //将服务器的地址和端口存储于套接字结构体中( T+ r6 r* l! ^! g
- bzero(&addr,sizeof(addr));: f" z( r- i) S0 X. h
- addr.sin_family=AF_INET;
' a% w4 U8 O- B% q% h. g - addr.sin_port=htons(REMOTE_PORT);
) T$ H9 V8 m+ D% ~; x5 N4 y - addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(REMOTE_ADDR);5 f/ Y5 D0 N# d
-
: l/ I! Y; l. s2 W6 l* T6 j7 W' t - //向服务器发送请求, _: m/ @4 d3 d
- if(connect(sockfd,(struct sockaddr*)&addr,sizeof(addr))>=0)! m8 C6 k" q1 y/ v. V
- printf("connect successfully\n");2 D, X& V' n3 c* j
- 1 n ?# _6 x- w5 X ?% 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- ^6 ]% S$ u
- recv(sockfd,msgbuffer,sizeof(msgbuffer),0);5 h6 L) {* I b- ?' P
- printf("%s\n",msgbuffer);
, F4 @) b" d" ~6 n - - n" r7 c, N5 f! Q; G
- while(1){* ~7 M( y; ?3 j, Y( j3 E; D' Y% X* h: e
- //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1 p0 T$ u) `: ]7 {
- bzero(msgbuffer,sizeof(msgbuffer));0 i& g7 f' f' v) O' H
- read(STDIN_FILENO,msgbuffer,sizeof(msgbuffer));: w9 X8 D |% [1 N# U/ `3 E/ m
- if(send(sockfd,msgbuffer,sizeof(msgbuffer),0)<0)
: n1 C: u6 }* d3 ] - perror("ERROR");7 t3 s3 u, l2 |2 }. k c2 D
-
: H. [2 N* ~- P$ y/ e - bzero(msgbuffer,sizeof(msgbuffer));1 L, w0 q& c8 y
- recv(sockfd,msgbuffer,sizeof(msgbuffer),0);
p. H+ u! Z* r& P2 W3 [3 j - printf("[receive]:%s\n",msgbuffer);
G# b% F) N& K, E9 u -
6 T( b4 a# G' F' C: ]; w - usleep(500000);+ z* O* I# Z; n+ t0 w* V- B3 i& I* y4 k
- }
6 m! }+ ]9 m) W2 ?: x - }
复制代码
( d R2 n5 ], [' \3 E5 e3 J3 _1 E: [1 S4 D' H: D& N
服务端: - #include <time.h>
5 q% A6 z" j+ |" j" m - #include <stdio.h>
9 S5 V- t/ J+ `. Y# t) e$ s; U+ W - #include <stdlib.h>4 V/ E8 B; o* {+ e: C5 x
- #include <string.h>
! K) T$ b8 |% D+ d6 Z - #include <unistd.h>
* @1 W2 `% r( p$ t: g9 U - #include <arpa/inet.h>* ]/ [7 D' J* n. i/ @ Y
- #include <netinet/in.h>8 d4 Q5 U2 X3 N6 ~, k- w
- #include <sys/types.h>+ A) B+ B& B# h8 W1 ?5 A
- #include <sys/socket.h>* j5 i# Z5 T+ U% g/ V' a! z
- 0 R: F' Q) u* h I0 U
- #define LOCAL_PORT 6666 //本地服务端口# A, {2 K: ]% ~2 Z4 [/ m1 G, Q' |
- #define MAX 5 //最大连接数量) f2 Z8 ^7 _! `' v7 T( E
- 7 f+ `* s6 q& F
- int main(){+ K4 Q$ q$ s# d+ Q6 B
- int sockfd,connfd,fd,is_connected[MAX];( ^8 W& N9 ?) L9 ]. J; H
- struct sockaddr_in addr;6 s0 w. d, L2 X! t" T$ ^0 Y
- int addr_len = sizeof(struct sockaddr_in);
" D8 q; j6 I/ d$ J. v - char msgbuffer[256];* b" |/ i$ L, o! M
- char msgsend[] = "Welcome To Demon Server"; x! m$ B2 B5 Y5 G) l* u
- fd_set fds;
& }5 w# _# L* W! z2 v0 _ -
' P0 S2 A7 |. D+ i - //创建套接字
2 g% I2 A. r3 ^9 I - sockfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);1 z8 ^$ e0 ~' z+ Y& J& Y+ j
- if(sockfd>=0)
+ E! D) Q; Y; x - printf("open socket: %d\n",sockfd);- w E p4 m) V/ [+ x
- 8 x* i! O2 P. |) O6 N/ D
- //将本地端口和监听地址信息保存到套接字结构体中
: q, w4 d! }+ N0 D9 N - bzero(&addr,sizeof(addr)); c3 f: h) P% Z+ D$ Q6 N" b; \9 {0 G
- addr.sin_family=AF_INET;, B! H9 [2 H7 t% B/ q& c3 O/ s
- addr.sin_port=htons(LOCAL_PORT);
0 E% J- i, b5 R* T+ G6 g - addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); //INADDR_ANY表示任意地址0.0.0.0 0.0.0.0
8 B# u. a3 q) w5 D+ k -
: `! p! r9 L4 o4 I; o/ o6 H! x- x - //将套接字于端口号绑定0 M7 q- R( g$ _1 k) \
- if(bind(sockfd,(struct sockaddr*)&addr,sizeof(addr))>=0)1 ?) J8 B) i2 z, i6 M: x6 M
- printf("bind the port: %d\n",LOCAL_PORT);
, |' B$ l% R5 p9 ~ -
& O% y9 e# {/ W8 [$ H/ C - //开启端口监听
7 J; n1 @$ t: I6 g( D/ ^$ h) j - if(listen(sockfd,3)>=0)4 e9 x7 q" ~. Y: g* v
- printf("begin listenning...\n");5 G+ {! l0 Q' _* ^; O, b3 b) h
-
! }+ ~9 L' ?. M* P - //默认所有fd没有被打开
! H3 u7 A0 V$ j" x: k- i5 _ - for(fd=0;fd<MAX;fd++)
0 H1 H) B; q& I7 K) b1 N# F - is_connected[fd]=0;
& w' v1 |: k; V: s" Q- s -
9 E9 [) n2 S' X$ G" N G ] - while(1){
4 S' @) X4 x. m- |0 e - //将服务端套接字加入集合中
' E3 F; T% T) l - FD_ZERO(&fds);
: ]& X M2 T5 N; ~' |' T N* q - FD_SET(sockfd,&fds);0 g. M v- I: h8 G% e
- " [* T$ Z2 u- G% H% X' a0 A
- //将活跃的套接字加入集合中" j2 ^) j3 b2 Z
- for(fd=0;fd<MAX;fd++)8 l9 W: j2 X; Q$ m
- if(is_connected[fd])
0 C4 W' W* ]/ m% M) L+ n - FD_SET(fd,&fds);
h1 y2 g( Q+ p - 4 y! T1 b( `. d% R& F0 Y" x
- //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* l; r0 a M% X0 e6 [
- if(!select(MAX,&fds,NULL,NULL,NULL))$ P g2 g8 A4 m
- continue;
; p+ C) T1 ]* g -
. _) ^0 n" c8 O3 a- g - //遍历所有套接字判断是否在属于集合中的活跃套接字) _3 R" i( [ L8 X
- for(fd=0;fd<MAX;fd++){
& `' N+ }: c. V: H3 E( h% ]) i" [8 U - if(FD_ISSET(fd,&fds)){% z0 v9 ^( y5 a! J" G2 T" ?
- if(fd==sockfd){ //如果套接字是服务端,那么与客户端accept建立连接2 `* c) N! {$ @6 a* L7 k
- connfd = accept(sockfd,(struct sockaddr*)&addr,&addr_len);
# l' [6 {5 L, g( M p - write(connfd,msgsend,sizeof(msgsend)); //向其输出欢迎语0 g6 _& L& g0 i3 i3 e
- 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
$ o% V: _$ k+ X2 S4 ~ - printf("connected from %s\n",inet_ntoa(addr.sin_addr));0 B5 G# }' K& ?5 s7 o4 m& F: S
- }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
, ]$ @' ~/ }8 L x' p# i/ ] - if(read(fd,msgbuffer,sizeof(msgbuffer))>0){
" J' u/ {: Y: x, }9 Y* F0 B - write(fd,msgbuffer,sizeof(msgbuffer));# K; d' H7 R ] D
- printf("[read]: %s\n",msgbuffer);
( N; D x/ t& b7 T% A - }else{0 s! C, y9 ~5 i Z/ ]; E
- is_connected[fd]=0;
9 X; |4 }% ?5 }, R4 R2 k - close(fd);
3 a# ]( @ a, @- r; s0 ]8 p5 V& N- G - printf("close connected\n");
# l# _5 b! D9 S6 q, Y8 D - }0 y* s' S: A( }0 C( j0 n
- }* | J2 E8 \9 b7 M* U" _) w
- }) \8 R: C# y9 v, w
- }
3 h8 q* o8 j" |6 |' g - }" @& Z' d! ?- E$ r+ s
- }
复制代码
$ z& E2 V: V- t" @0 M. `: O. d' U0 C3 _1 f
! S3 Z/ b$ V6 \0 W r- @# v- K1 q4 g4 j
0 S; x! u& R* N/ n' a5 h; w- {0 f/ `. s
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