linux 网络编程:使用两线程实现socket同时收发数据

http://blog.csdn.net/li_wen01/article/details/52665505

工作中最近有使用到socket 向客户端同时发送和接收数据，因为是嵌入式linux设备，且要求只能同时一个客户端连接该端口。考虑到节省系统资源，只创建了两个线程分别实现服务端的收发数据。下面直接上代码，该代码为在PC机上程序，已作详细注释。

server.c

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 print?
 #include<stdio.h>  
 #include<stdlib.h>  
 #include<string.h>  
 #include<errno.h>  
 #include<sys/types.h>  
 #include<sys/socket.h>  
 #include<netinet/in.h>  
 #include<termios.h>  
 #include<sys/types.h>     
 #include<sys/stat.h>      
 #include<fcntl.h>  
 #include<unistd.h>  
 #include<sys/ioctl.h>  
 #include<signal.h>  
   
 #define MAXLINE 256  
 #define PORT    6666  
 int listenfd;  
 int connfd;  
 pthread_t read_id, write_id;  
   
 /* 
 linux ctrl + C 会产生 SIGINT信号 
 接收到SIGINT 信号进入该函数 
 */  
 void stop(int signo)  
 {  
     printf("stop\n");  
     close(connfd);    
     close(listenfd);  
      _exit(0);  
 }  
   
 /* 
 当客户端断开连接的时候， 
 在服务端socket send进程可以收到收到信号SIGPIPE， 
 收到SIGPIPE信号进入该函数结束创建的线程。 
 */  
 void signal_pipe(int signo)  
 {  
     pthread_kill(read_id,SIGQUIT);//向read线程发送SIGQUIT  
     pthread_join(read_id,NULL);   //阻塞线程运行，直到read 线程退出。  
       
     close(connfd);                //关闭连接  
     printf("read pthread out \n");  
       
     pthread_exit(0);              //结束write 线程  
 }  
   
 /* 
 read 线程接收到SIGQUIT信号， 
 执行线程退出操作 
 */  
 void pthread_out(int signo)  
 {  
     pthread_exit(0);  
 }  
   
 /* 
 read 线程执行函数 
 */  
 void* read_func(void* arg)  
 {  
     char readbuff[MAXLINE];  
     int n = 0;  
     int fd;  
   
     fd = *(int*)arg;    /*main 主进程传递过来的连接文件描述符*/  
     memset(&readbuff,0,sizeof(readbuff));  
   
     signal(SIGQUIT,pthread_out); /* 注册SIGQUIT 信号*/   
     while(1)  
     {  
         n = recv(fd, readbuff, MAXLINE, 0);  /*recv 在这里是阻塞运行*/  
         if(n > 0)  
         {  
             printf("server recv data: %s \n",readbuff);  
         }  
     };  
 }  
 /* 
 write 线程执行函数 
 */  
 void* write_func(void* arg)  
 {  
     char writebuff[MAXLINE];  
     char* write = "I am server";  
     unsigned char i = 0;  
     int num = 0;  
     int fd;  
   
     fd = *(int*)arg;  
     memset(&writebuff,0,sizeof(writebuff));  
       
     signal(SIGPIPE,signal_pipe); /* 注册 SIGPIPE信号 */  
     while(1)  
     {  
         sleep(1);  
         send(fd,write,strlen(write)+1,0);/*向客户端发送数据*/  
     }  
 }  
   
 int main(int argc, char** argv)  
 {  
     char buff[MAXLINE];  
     int num;  
     int addrlen;  
     struct sockaddr_in server_addr;  /*服务器地址结构*/  
     struct sockaddr_in client_addr;  /*客户端地址结构*/  
   
     if((listenfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0)) == -1)/*建立一个流式套接字*/  
     {  
         printf("create socket error: %s(errno: %d)\n",strerror(errno),errno);  
         exit(0);  
     }  
       
     /*设置服务端地址*/  
     addrlen = sizeof(struct sockaddr_in);  
     memset(&server_addr, 0, addrlen);  
     server_addr.sin_family = AF_INET;    /*AF_INET表示 IPv4 Intern 协议*/  
     server_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); /*INADDR_ANY 可以监听任意IP */  
     server_addr.sin_port = htons(PORT); /*设置端口*/  
       
     /*绑定地址结构到套接字描述符*/  
     if( bind(listenfd, (struct sockaddr*)&server_addr, sizeof(server_addr)) == -1)  
     {  
         printf("bind socket error: %s(errno: %d)\n",strerror(errno),errno);  
         exit(0);  
     }  
   
     /*设置监听队列，这里设置为1，表示只能同时处理一个客户端的连接*/  
     if( listen(listenfd, 1) == -1)  
     {  
         printf("listen socket error: %s(errno: %d)\n",strerror(errno),errno);  
         exit(0);  
     }  
       
     signal(SIGINT,stop); /*注册SIGINT 信号*/  
     while(1)  
     {     
         printf("wait client accpt \n");  
         if( (connfd = accept(listenfd, (struct sockaddr*)&client_addr, &addrlen)) == -1)/*接收客户端的连接，这里会阻塞，直到有客户端连接*/  
         {  
             printf("accept socket error: %s(errno: %d)",strerror(errno),errno);  
             continue;  
         }  
       
         if(pthread_create(&read_id,NULL,read_func,&connfd))/*创建 read 线程*/  
         {  
             printf("pthread_create read_func err\n");  
         }  
   
         if(pthread_create(&write_id,NULL,write_func,&connfd))/*创建 write 线程*/  
         {  
             printf("pthread_create write_func err\n");  
         }  
           
         pthread_join(write_id,NULL); /*阻塞，直到write进程退出后才进行新的客户端连接*/  
         printf("write pthread out \n");  
     }  
 }  

这里需要特别注意线程资源的回收，因为每次与客户端建立连接，服务端都会创建连个线程，因此我们需要在客户端断开连接时回收线程资源。在这里有两种方式来检测客户端是否已经断开连接。第一：上面server.c服务端使用的，当客户端断开连接时，send 所在的进程会收到一个SIGPIPE信号，服务端收到SIGPIPE信号就进行线程退出操作。第二：recv函数在对方断开连接它会返回参数0，根据该参数也可以知道客户端已经断开了连接。在下面你的client.c客户端测试程序使用的就是这种方式。

这里还有一个问题，signal(SIGPIPE,signal_pipe)函数的注册，我本来是把它放置在主线程main函数中，然后在signal_pipe 同时回收read 和 write线程，结果read进程可以正常回收，write线程却回收失败，具体原因也不清楚，求高人指点。于是我就是用SIGQUIT信号，在write线程收到SIGPIPE信号时，通知read线程退出，直到其退出再退出write线程。这样就实现了系统资源的回收。

client客户端测试程序：

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 print?
 #include<stdio.h>         
 #include<stdlib.h>  
 #include<string.h>  
 #include<errno.h>  
 #include<sys/types.h>  
 #include<sys/socket.h>  
 #include<netinet/in.h>  
 #include<termios.h>  
 #include<sys/types.h>     
 #include<sys/stat.h>      
 #include<fcntl.h>  
 #include<unistd.h>  
 #include<sys/ioctl.h>  
 #include<signal.h>  
   
 #define MAXLINE 256  
 #define PORT    6666  
 int fd;  
 /* 
 linux ctrl + C 会产生 SIGINT信号 
 接收到SIGINT 信号进入该函数 
 */  
 void stop(int signo)  
 {  
     printf("client stop\n");  
     close(fd);    
     _exit(0);  
 }  
   
 /*客户端处理函数*/  
 void client_process(void)  
 {  
     char readbuff[MAXLINE];  
     char writebuff[MAXLINE];  
     charchar * write = "I am client";  
     int num = 0;  
       
     while(1)  
     {  
         num = recv(fd,readbuff,MAXLINE,0);/*接收服务端的数据，recv在这里如果没有数据会阻塞*/  
         if(num > 0)  
         {  
             printf("client read data : %s \n",readbuff);  
             send(fd, write, strlen(write)+1, 0); /*接收到数据后再向服务端发送一个字符串*/  
         }  
         else if(num == 0)/*recv返回值为0 的时候表示服务端已经断开了连接*/  
         {  
             stop(1); /*执行退出操作*/  
         }  
     }  
 }  
   
 int main(int argc, char** argv)  
 {  
     struct sockaddr_in server_addr;  
     struct sockaddr_in client_addr;  
     int ret;  
   
     fd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);/*建立流式套接字*/  
     if(fd < 0)  
     {  
         printf("clinet socket err \n");  
     }  
   
     /*设置服务端地址*/  
     memset(&server_addr,0,sizeof(server_addr));  
     server_addr.sin_family = AF_INET;               /*AF_INET表示 IPv4 Intern 协议*/  
     server_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);/*INADDR_ANY 可以监听任意IP */  
     server_addr.sin_port = htons(PORT);             /*设置端口*/  
   
     inet_pton(AF_INET,argv[1],&server_addr.sin_addr);/*将用户输入的字符串类型的IP地址转为整型*/  
     connect(fd,(struct sockaddr*)&server_addr,sizeof(server_addr));/*连接服务器*/  
       
     signal(SIGINT,stop);    /*注册SIGINT信号*/  
     client_process();       /*进入处理函数*/  
       
     close(fd);/*关闭文件*/  
     return 0;  
 }  

在客户端是用recv 函数的返回值判断服务端是否断开连接而不是SIGPIPE信号，主要是在这程序中，我的实现是send函数在接收到服务端的数据才发送，所以如果在这里不会触发SIGPIPE信号。如果要实现客户端的独立收发，可以模仿服务端的实现方式，这里不再现实。

下面是测试执行情况：

[objc] view plaincopy  
 print?
 root@ubuntu:/home/share/Socket# ./server   
 wait client accpt   
 server recv data: I am client   
 server recv data: I am client   
 server recv data: I am client   
 server recv data: I am client   
 server recv data: I am client   
 server recv data: I am client   
 server recv data: I am client   
 server recv data: I am client   
 read pthread out   
 write pthread out   
 wait client accpt   
 server recv data: I am client   
 server recv data: I am client   
 server recv data: I am client   
 read pthread out   
 write pthread out   
 wait client accpt  
   
   
   
 root@ubuntu:/home/share/Socket# ./client 127.0.0.1  
 client read data : I am server   
 client read data : I am server   
 client read data : I am server   
 client read data : I am server   
 client read data : I am server   
 client read data : I am server   
 client read data : I am server   
 client read data : I am server   
 ^Cclient stop  
 root@ubuntu:/home/share/Socket# ./client 127.0.0.1  
 client read data : I am server   
 client read data : I am server   
 client read data : I am server   
 ^Cclient stop  
 root@ubuntu:/home/share/Socket#   

执行服务端从程序等待客户连接，执行客户端程序与服务端建立连接，服务端每秒向客户端发送字符串：I am server，客户端接收到数据后向服务端发送字符串： I am client 。在client端按下ctrl + c 结束客户端程序，服务端检测到客户端断开连接后，关闭文件描述符，回收创建的read 和write 线程。

[objc] view plaincopy  
 print?
 root@ubuntu:/home/share/Socket# ./server   
 wait client accpt   
 server recv data: I am client   
 server recv data: I am client   
 server recv data: I am client   
 server recv data: I am client   
 server recv data: I am client   
 ^Cstop  
 root@ubuntu:/home/share/Socket#   
   
 root@ubuntu:/home/share/Socket# ./client 127.0.0.1  
 client read data : I am server   
 client read data : I am server   
 client read data : I am server   
 client read data : I am server   
 client read data : I am server   
 client stop  
 root@ubuntu:/home/share/Socket#  