搜索引擎关键词快速优化,seo免费视频教程,中关村在线摄影论坛,网站模板用什么打开在TCP通信过程中#xff0c;服务器端启动之后可以同时和多个客户端建立连接#xff0c;并进行网络通信#xff0c;但是在一个单进程的服务器的时候#xff0c;提供的服务器代码却不能完成这样的需求#xff0c;先简单的看一下之前的服务器代码的处理思路#xff0c;再来分…在TCP通信过程中服务器端启动之后可以同时和多个客户端建立连接并进行网络通信但是在一个单进程的服务器的时候提供的服务器代码却不能完成这样的需求先简单的看一下之前的服务器代码的处理思路再来分析代码中的弊端 // server.c #include stdio.h #include stdlib.h #include unistd.h #include string.h #include arpa/inet.hint main() {// 1. 创建监听的套接字int lfd socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);// 2. 将socket()返回值和本地的IP端口绑定到一起struct sockaddr_in addr;addr.sin_family AF_INET;addr.sin_port htons(10000); // 大端端口// INADDR_ANY代表本机的所有IP, 假设有三个网卡就有三个IP地址// 这个宏可以代表任意一个IP地址addr.sin_addr.s_addr INADDR_ANY; // 这个宏的值为0 0.0.0.0int ret bind(lfd, (struct sockaddr*)addr, sizeof(addr));// 3. 设置监听ret listen(lfd, 128);// 4. 阻塞等待并接受客户端连接struct sockaddr_in cliaddr;int clilen sizeof(cliaddr);int cfd accept(lfd, (struct sockaddr*)cliaddr, clilen);// 5. 和客户端通信while(1){// 接收数据char buf[1024];memset(buf, 0, sizeof(buf));int len read(cfd, buf, sizeof(buf));if(len 0){printf(客户端say: %s\n, buf);write(cfd, buf, len);}else if(len 0){printf(客户端断开了连接...\n);break;}else{perror(read);break;}}close(cfd);close(lfd);return 0; } 在上面的代码中用到了三个会引起程序阻塞的函数分别是 accept()如果服务器端没有新客户端连接阻塞当前进程/线程如果检测到新连接解除阻塞建立连接read()如果通信的套接字对应的读缓冲区没有数据阻塞当前进程/线程检测到数据解除阻塞接收数据write()如果通信的套接字写缓冲区被写满了阻塞当前进程/线程这种情况比较少见 如果需要和发起新的连接请求的客户端建立连接那么就必须在服务器端通过一个循环调accept()函数另外已经和服务器建立连接的客户端需要和服务器通信发送数据时的阻塞可以忽略当接收不到数据时程序也会被阻塞这时候就会非常矛盾被accept()阻塞就无法通信被read()阻塞就无法和客户端建立新连接。因此得出一个结论基于上述处理方式在单线程/单进程场景下服务器是无法处理多连接的解决方案也有很多常用的有三种 使用多线程实现使用多进程实现使用IO多路转接复用实现使用IO多路转接 多线程实现 1.使用多进程实现并发服务器 如果要编写多进程版的并发服务器程序首先要考虑创建出的多个进程都是什么角色这样就可以在程序中对号入座了。在Tcp服务器端一共有两个角色分别是监听和通信监听是一个持续的动作如果有新连接就建立连接如果没有新连接就阻塞。关于通信是需要和多个客户端同时进行的因此需要多个进程这样才能达到互不影响的效果。进程也有两大类父进程和子进程通过分析我们可以这样分配进程 父进程负责监听处理客户端的连接请求也就是在父进程中循环调用accept()函数创建子进程建立一个新的连接就创建一个新的子进程让这个子进程和对应的客户端通信回收子进程资源子进程退出回收其内核PCB资源防止出现僵尸进程子进程负责通信基于父进程建立新连接之后得到的文件描述符和对应的客户端完成数据的接收和发送。发送数据send() / write()接收数据recv() / read() 在多进程版的服务器端程序中多个进程是有血缘关系对应有血缘关系的进程来说还需要想明白他们有哪些资源是可以被继承的哪些资源是独占的以及一些其他细节 子进程是父进程的拷贝在子进程的内核区PCB中文件描述符也是可以被拷贝的因此在父进程可以使用的文件描述符在子进程中也有一份并且可以使用它们做和父进程一样的事情。父子进程有用各自的独立的虚拟地址空间因此所有的资源都是独占的为了节省系统资源对于只有在父进程才能用到的资源可以在子进程中将其释放掉父进程亦如此。由于需要在父进程中做accept()操作并且要释放子进程资源如果想要更高效一下可以使用信号的方式处理 具体实现 下面是一个使用多进程实现的并发 TCP 服务器的示例代码包含详细注释。 #include stdio.h #include stdlib.h #include string.h #include unistd.h #include arpa/inet.h #include netinet/in.h #include sys/types.h #include sys/socket.h #include sys/wait.h #include signal.h #include ctype.h// 处理SIGCHLD信号避免僵尸进程 void sigchld_handler(int signo) {while (waitpid(-1, NULL, WNOHANG) 0); //表示非阻塞地等待任意子进程终止。-1 表示等待任何子进程NULL 表示不需要子进程的退出状态WNOHANG 表示非阻塞。 }// 处理客户端通信 void handle_client(int cfd) {char buf[1024];int n;while ((n read(cfd, buf, sizeof(buf))) 0) {for (int i 0; i n; i) {buf[i] toupper(buf[i]);}write(cfd, buf, n);}close(cfd); }int main() {// 创建监听套接字int lfd socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);if (lfd 0) {perror(socket error);return -1;}// 绑定套接字struct sockaddr_in serv;bzero(serv, sizeof(serv));serv.sin_family AF_INET;serv.sin_port htons(8888);serv.sin_addr.s_addr htonl(INADDR_ANY);if (bind(lfd, (struct sockaddr *)serv, sizeof(serv)) 0) {perror(bind error);return -1;}// 监听连接请求listen(lfd, 3); //backlog 参数限制的是等待被 accept 的已完成连接的队列长度而不是服务器可以处理的总客户端连接数。// 设置SIGCHLD信号处理struct sigaction sa;sa.sa_handler sigchld_handler;sigemptyset(sa.sa_mask); // 初始化信号屏蔽字为空。sa.sa_flags SA_RESTART; //设置信号处理之后自动重新启动被信号打断的系统调用。if (sigaction(SIGCHLD, sa, NULL) 0) {perror(sigaction error);return -1;}while (1) {struct sockaddr_in client;socklen_t len sizeof(client);int cfd accept(lfd, (struct sockaddr *)client, len);if (cfd 0) {perror(accept error);continue;}// 打印客户端连接信息char sIP[16];memset(sIP, 0x00, sizeof(sIP));printf(Client connected: IP [%s], PORT [%d]\n, inet_ntop(AF_INET, client.sin_addr.s_addr, sIP, sizeof(sIP)), ntohs(client.sin_port));pid_t pid fork();if (pid 0) { // 子进程close(lfd); // 子进程关闭监听套接字handle_client(cfd); // 处理客户端通信printf(Client disconnected: IP [%s], PORT [%d]\n, inet_ntop(AF_INET, client.sin_addr.s_addr, sIP, sizeof(sIP)), ntohs(client.sin_port));exit(0); // 子进程处理完成后退出} else if (pid 0) { // 父进程close(cfd); // 父进程关闭与客户端通信的套接字} else {perror(fork error);close(cfd);}}close(lfd);return 0; } 在上面的示例代码中父子进程中分别关掉了用不到的文件描述符父进程不需要通信子进程也不需要监听。如果客户端主动断开连接那么服务器端负责和客户端通信的子进程也就退出了子进程退出之后会给父进程发送一个叫做SIGCHLD的信号在父进程中通过sigaction()函数捕捉了该信号通过回调函数callback()中的waitpid()对退出的子进程进行了资源回收。 如果父进程调用accept() 函数没有检测到新的客户端连接父进程就阻塞在这儿了这时候有子进程退出了发送信号给父进程父进程就捕捉到了这个信号SIGCHLD 由于信号的优先级很高会打断代码正常的执行流程因此父进程的阻塞被中断转而去处理这个信号对应的函数callback()处理完毕再次回到accept()位置但是这是已经无法阻塞了函数直接返回-1此时函数调用失败错误描述为accept: Interrupted system call对应的错误号为EINTR由于代码是被信号中断导致的错误所以可以在程序中对这个错误号进行判断让父进程重新调用accept()继续阻塞或者接受客户端的新连接。 2.使用多线程实现并发服务器 编写多线程版的并发服务器程序和多进程思路差不多考虑明白了对号入座即可。多线程中的线程有两大类主线程父线程和子线程他们分别要在服务器端处理监听和通信流程。根据多进程的处理思路就可以这样设计了 主线程负责监听处理客户端的连接请求也就是在父进程中循环调用accept()函数创建子线程建立一个新的连接就创建一个新的子进程让这个子进程和对应的客户端通信回收子线程资源由于回收需要调用阻塞函数这样就会影响accept()直接做线程分离即可。子线程负责通信基于主线程建立新连接之后得到的文件描述符和对应的客户端完成数据的接收和发送。发送数据send() / write()接收数据recv() / read() 在多线程版的服务器端程序中多个线程共用同一个地址空间有些数据是共享的有些数据的独占的下面来分析一些其中的一些细节 同一地址空间中的多个线程的栈空间是独占的多个线程共享全局数据区堆区以及内核区的文件描述符等资源因此需要注意数据覆盖问题并且在多个线程访问共享资源的时候还需要进行线程同步。 示例代码 #include stdio.h #include stdlib.h #include string.h #include unistd.h #include arpa/inet.h #include netinet/in.h #include pthread.h #include ctype.h// 处理客户端通信的函数 void *handle_client(void *arg) {int cfd *(int *)arg;free(arg);struct sockaddr_in client_addr;socklen_t client_addr_len sizeof(client_addr);//getpeername 函数获取与套接字 cfd 关联的远程客户端地址信息并将其存储在 client_addr 结构体中。getpeername(cfd, (struct sockaddr *)client_addr, client_addr_len); char client_ip[INET_ADDRSTRLEN];inet_ntop(AF_INET, client_addr.sin_addr, client_ip, sizeof(client_ip));int client_port ntohs(client_addr.sin_port);printf(Client connected: IP [%s], PORT [%d], FD [%d]\n, client_ip, client_port, cfd);char buf[1024];int n;while ((n read(cfd, buf, sizeof(buf))) 0) {for (int i 0; i n; i) {buf[i] toupper(buf[i]);}write(cfd, buf, n);}printf(Client disconnected: IP [%s], PORT [%d], FD [%d]\n, client_ip, client_port, cfd);close(cfd);return NULL; }int main() {// 创建监听套接字int lfd socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);if (lfd 0) {perror(socket error);return -1;}// 绑定套接字struct sockaddr_in serv_addr;bzero(serv_addr, sizeof(serv_addr));serv_addr.sin_family AF_INET;serv_addr.sin_port htons(8888);serv_addr.sin_addr.s_addr htonl(INADDR_ANY);if (bind(lfd, (struct sockaddr *)serv_addr, sizeof(serv_addr)) 0) {perror(bind error);close(lfd);return -1;}// 监听连接请求if (listen(lfd, 5) 0) {perror(listen error);close(lfd);return -1;}while (1) {struct sockaddr_in client_addr;socklen_t client_addr_len sizeof(client_addr);int *cfd malloc(sizeof(int)); //每次新建一个int类型的变量保存不同的通信套接字*cfd accept(lfd, (struct sockaddr *)client_addr, client_addr_len);if (*cfd 0) {perror(accept error);free(cfd);continue;}// 创建线程处理客户端请求pthread_t tid;pthread_attr_t attr;pthread_attr_init(attr);pthread_attr_setdetachstate(attr, PTHREAD_CREATE_DETACHED); // 设置线程分离属性if (pthread_create(tid, attr, handle_client, cfd) ! 0) {perror(pthread_create error);close(*cfd);free(cfd);}pthread_attr_destroy(attr);}close(lfd);return 0; }客户端 #include stdio.h #include stdlib.h #include string.h #include unistd.h #include arpa/inet.h #include sys/socket.h#define PORT 8888 #define BUFFER_SIZE 1024 #define SERVER_IP 127.0.0.1int main() {int sock 0, valread;struct sockaddr_in serv_addr;char buffer[BUFFER_SIZE] {0};char input_buffer[BUFFER_SIZE] {0};char *hello Hello from client;int opt 1;// 创建 TCP 套接字if ((sock socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) 0) {perror(socket creation failed);return -1;}// 设置服务器地址结构serv_addr.sin_family AF_INET;serv_addr.sin_port htons(PORT);// 将 IPv4 地址从文本转换为二进制形式if (inet_pton(AF_INET, SERVER_IP, serv_addr.sin_addr) 0) {perror(Invalid address/ Address not supported);return -1;}// 连接服务器if (connect(sock, (struct sockaddr *)serv_addr, sizeof(serv_addr)) 0) {perror(Connection Failed);return -1;}printf(Connected to server\n);// 循环发送消息并接收响应while (1) {printf(Enter message to send (or exit to quit): );fgets(input_buffer, BUFFER_SIZE, stdin);// 去掉输入的换行符input_buffer[strcspn(input_buffer, \n)] 0;// 如果输入是 exit则退出循环if (strcmp(input_buffer, exit) 0) {break;}// 发送消息给服务器send(sock, input_buffer, strlen(input_buffer), 0);printf(Message sent to server: %s\n, input_buffer);// 接收服务器的响应valread read(sock, buffer, BUFFER_SIZE);printf(Server response: %s\n, buffer);memset(buffer, 0, sizeof(buffer));}close(sock);return 0; }