TCP server的实现，和多线程，多进程服务器

socket

在TCP/IP协议中，“IP地址+TCP/UDP端口号”表示唯一网络通信中的一个进程，IP地址+端口号称为socket。
注意：
字节序有大端和小端，在两台使用不同字节序的主机上通信，为了让两台主机间能正确的通信，发送端总是把字节序转成大端字节序数据后在发送，接收方知道接受的一定是大端字节序，然后根据自己的字节序进行转化就不会出错。

调用函数

int socket(int domain, int type, int protocol)

第一个参数是告诉系统使用哪个底层协议族。对于TCP/IP协议族该参数应该设置为AF_INET/PF_INET用于IPV4，两个值相同可以混用。 第二个参数 SOCK_STREAM表示传输层使用TCP，SOCK_DGRAM表式UDP。 第三个参数通常都设为0，使用默认协议。
int bind(int sockfd, struct sockaddr* my_addr, socklen_t len)
struct sockaddr_in
{
sa_family_t sin_family; //地址族; AF_INET
u_int16_t sin_port; //端口号
struct in_addr sin_addr; //IPV4地址结构体
}
struct in_addr
{
u_int32_t s_addr; //IPV4地址
}

bind是将my_addr所指的socket分配到未命名的sockfd文件描述符。

int listen(int sockfd, int backlog)
socket被命名之后不能马上连接，需要listen创建一个监听队列，sockfd是指被监听的socket，backlog是指处于连接状态和socket的上限。

int accept(int sockfd, struct sockaddr*addr, socklen_t *len)
从listen监听队列中接受一个连接。sockfd是执行过linten接受监听的socket。

单进程的server

/************************************************************************* > File Name: tcp_server.c > Author: weierxiao > Mail: 1091868910@qq.com > Created Time: Sat 08 Jul 2017 05:15:29 PM CST ************************************************************************/ #include<stdio.h> #include<sys/socket.h> #include<netinet/in.h> #include<errno.h> #include<sys/types.h> #include<unistd.h> #include<string.h> #define _PORT_ 9999 #define _BACKLOG_ 10 int main() { int sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM,0); if (sock < 0) { printf("socket error, errno is %d, errstring is %sn", errno, strerror(errno)); } struct sockaddr_in server_sock; struct sockaddr_in client_sock; bzero(&server_sock, sizeof(server_sock)); server_sock.sin_family = AF_INET; server_sock.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); server_sock.sin_port = htons(_PORT_); if (bind(sock, (struct sockaddr*)&server_sock, sizeof(struct sockaddr_in))< 0) { printf("bind error, errno is %d, errstring is %sn", errno, strerror(errno)); close(sock); return 1; } if (listen(sock, _BACKLOG_)< 0) { printf("listen error, errno is %d, errstring is %sn", errno, strerror(errno)); close(sock); return 2; } printf("bind and listen success, wait accept!n"); while (1) { socklen_t len = 0; int client_socket = accept(sock, (struct sockaddr*)&client_sock,&len); if (client_socket < 0) { printf("accept error, errno is %d, errstring is %sn", errno, strerror(errno)); close(sock); return 3; } char buf_ip[INET_ADDRSTRLEN]; memset(buf_ip, 0, sizeof(buf_ip)); inet_ntop(AF_INET, &client_sock.sin_addr, buf_ip, sizeof(buf_ip)); printf("get connection :ip is %s, port is %dn ",buf_ip, ntohs(client_sock.sin_port) ); while (1) { char buf[1024]; memset(buf, 0, sizeof(buf)); read(client_socket, buf, sizeof(buf)); printf("client# : %sn", buf); printf("server# :"); memset(buf, 0, sizeof(buf)); fgets(buf, sizeof(buf), stdin); buf[strlen(buf) - 1 ]= \'�\'; write(client_socket, buf, strlen(buf)+1); printf("please wait ...n"); } } close(sock); return 0; } client客户端

#include<stdio.h> #include<sys/types.h> #include<sys/socket.h> #include<netinet/in.h> #include<unistd.h> #include<string.h> #include<errno.h> #include<arpa/inet.h> #define SERVER_PORT 9999 #define SERVER_IP "192.168.2.103" int main(int argc, char *argv[]) { if (argc != 2) { printf("Usage : client IPn"); return 1; } char *ip = argv[1]; char buf[1024]; memset(buf,0,sizeof(buf)); struct sockaddr_in server_sock; int sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); if (sock < 0) { printf("socket error, errno is %d, errstring is %sn", errno, strerror(errno)); } bzero(&server_sock, sizeof(server_sock)); server_sock.sin_family = AF_INET; inet_pton(AF_INET, SERVER_IP, &server_sock.sin_addr); server_sock.sin_port = htons(SERVER_PORT); int ret = connect(sock, (struct sockaddr*)& server_sock, sizeof(server_sock)); if (ret < 0) { printf("connect error, errno is %d, errstring is %sn", errno, strerror(errno)); return 1; } printf("connect sucess!n"); while(1) { printf("client# :"); fgets(buf, sizeof(buf), stdin); buf[strlen(buf)-1] = \'�\'; write(sock, buf, sizeof(buf)); if (strncasecmp(buf,"quit", 4) == 0) { printf("quit !n"); break; } printf("please waitn"); read(sock, buf, sizeof(buf)); printf("server #:%sn", buf); } close(sock); return 0; }

我主机的ip地址是192.168.2.103.
运行server

用命令netstat _nltp 可以查看当前主机的tcp服务

我绑定的是9999端口，ip地址还没确定,运行客户端进行通信

多进程服务器

将通信部分让子进程去处理，其他过程让父进程来处理。但是问题来了，只要服务器一直运行，我们的父进程就不会结束，而子进程随时可能结束，这样一来子进程就变成了僵尸进程，那么这个问题怎么处理呢？其实处理这个问题非常巧妙，我们让子进程再fork一次，得到一个孙子进程，然后结束子进程，这样孙子进程就成了孤儿进程，它会被1号进程回收，在这个过程中并没有产生僵尸进程，这个问题就解决了。

#include<stdio.h> #include<sys/socket.h> #include<netinet/in.h> #include<errno.h> #include<sys/types.h> #include<unistd.h> #include<string.h> #include<stdlib.h> #define _PORT_ 9999 #define _BACKLOG_ 10 int main() { int sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM,0); if (sock < 0) { printf("socket error, errno is %d, errstring is %sn", errno, strerror(errno)); } struct sockaddr_in server_sock; struct sockaddr_in client_sock; bzero(&server_sock, sizeof(server_sock)); server_sock.sin_family = AF_INET; server_sock.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); server_sock.sin_port = htons(_PORT_); if (bind(sock, (struct sockaddr*)&server_sock, sizeof(struct sockaddr_in))< 0) { printf("bind error, errno is %d, errstring is %sn", errno, strerror(errno)); close(sock); return 1; } if (listen(sock, _BACKLOG_)< 0) { printf("listen error, errno is %d, errstring is %sn", errno, strerror(errno)); close(sock); return 2; } printf("bind and listen success, wait accept!n"); while (1) { socklen_t len = 0; int client_socket = accept(sock, (struct sockaddr*)&client_sock,&len); if (client_socket < 0) { printf("accept error, errno is %d, errstring is %sn", errno, strerror(errno)); close(sock); return 3; } char buf_ip[INET_ADDRSTRLEN]; memset(buf_ip, 0, sizeof(buf_ip)); inet_ntop(AF_INET, &client_sock.sin_addr, buf_ip, sizeof(buf_ip)); printf("get connection :ip is %s, port is %dn ",buf_ip, ntohs(client_sock.sin_port) ); pid_t id = fork(); if (id<0) { perror("fork"); } else if(id == 0) { close(sock); pid_t idd = fork(); if (idd < 0) { perror("second fork"); exit(5); } else if (idd == 0) { while (1) { char buf[1024]; memset(buf, 0, sizeof(buf)); read(client_socket, buf, sizeof(buf)); printf("client# : %sn", buf); printf("server# :"); memset(buf, 0, sizeof(buf)); fgets(buf, sizeof(buf), stdin); buf[strlen(buf) - 1 ]= \'�\'; write(client_socket, buf, strlen(buf)+1); printf("please wait ...n"); } } else { exit(6); } } else { close(client_socket); waitpid(id, NULL,0); } } close(sock); return 0; } 多线程服务器

多线程服务器就是将通信部分让一个线程去处理，为了避免线程退出时整个进程退出，我们将线程分离出去。

#include<stdio.h> #include<sys/socket.h> #include<netinet/in.h> #include<errno.h> #include<sys/types.h> #include<unistd.h> #include<string.h> #define _PORT_ 9999 #define _BACKLOG_ 10 void request(void* arg) { int new_fd = (int )arg; char buf_ip[INET_ADDRSTRLEN]; memset(buf_ip, 0, sizeof(buf_ip)); inet_ntop(AF_INET, &client_sock.sin_addr, buf_ip, sizeof(buf_ip)); printf("get connection :ip is %s, port is %dn ",buf_ip, ntohs(client_sock.sin_port) ); while (1) { char buf[1024]; memset(buf, 0, sizeof(buf)); read(client_socket, buf, sizeof(buf)); printf("client# : %sn", buf); printf("server# :"); memset(buf, 0, sizeof(buf)); fgets(buf, sizeof(buf), stdin); buf[strlen(buf) - 1 ]= \'�\'; write(client_socket, buf, strlen(buf)+1); printf("please wait ...n"); } } } int main() { int sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM,0); if (sock < 0) { printf("socket error, errno is %d, errstring is %sn", errno, strerror(errno)); } struct sockaddr_in server_sock; struct sockaddr_in client_sock; bzero(&server_sock, sizeof(server_sock)); server_sock.sin_family = AF_INET; server_sock.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); server_sock.sin_port = htons(_PORT_); if (bind(sock, (struct sockaddr*)&server_sock, sizeof(struct sockaddr_in))< 0) { printf("bind error, errno is %d, errstring is %sn", errno, strerror(errno)); close(sock); return 1; } if (listen(sock, _BACKLOG_)< 0) { printf("listen error, errno is %d, errstring is %sn", errno, strerror(errno)); close(sock); return 2; } printf("bind and listen success, wait accept!n"); pthread_t id; pthread_create(&id, NULL, request, (void*)new_fd ); pthread_detach(id); close(sock); return 0; } bind失败的原因

当两个 socket 的 address 和 port 相冲突，而你又想重用地址和端口，则旧的 socket 和新的 socket 都要已经被设置了 SO_REUSEADDR 特性，只 有两者之一有这个特性还是有问题的。
SO_REUSEADDR 可以用在以下四种情况下。
( 摘自《 Unix 网络编程》卷一，即 UNPv1)
1 、当有一个有相同本地地址和端口的 socket1 处于 TIME_WAIT 状态时，而你启
动的程序的 socket2 要占用该地址和端口，你的程序就要用到该选项。
2 、 SO_REUSEADDR 允许同一 port 上启动同一服务器的多个实例 ( 多个进程 ) 。但
每个实例绑定的 IP 地址是不能相同的。在有多块网卡或用 IP Alias 技术的机器可
以测试这种情况。
3 、 SO_REUSEADDR 允许单个进程绑定相同的端口到多个 socket 上，但每个 soc
ket 绑定的 ip 地址不同。这和 2 很相似，区别请看 UNPv1 。
4 、 SO_REUSEADDR 允许完全相同的地址和端口的重复绑定。但这只用于 UDP 的
多播，不用于 TCP 。