TCP學習之建立一個簡單的客戶/服務器系統--回射系統

相關的資料可以參考Unix網絡編程，這個只是修改版，不需要依賴任何文件,可以獨立編譯通過,而且是在兩臺不同的主機上進行的。

fggets和fputs這兩個函數來自標準I/O函數庫,writen和readline見my_unp.h頭文件

//my_unp.h
#include<stdarg.h>
#include<syslog.h>
#include<stdio.h>
#include<netinet/in.h>//網絡地址結構表示庫
#include<sys/socket.h>//TCP套接口庫(socket connet bind listen accept)
#include<unistd.h>//Unix標準庫(fork exec close)
#include<stdlib.h>//標準庫
#include<memory.h>//內存管理
#include<errno.h>//錯誤號頭文件
#include<string.h>//字符串處理
#include<arpa/inet.h>//(inet_pton inet_ntop)

#define MAXLINE 2048
#define SERV_PORT 9877
#define LISTENQ 5

#define bzero(ptr,n)  memset(ptr,0,n)

int daemon_proc;

static void err_doit(int, int, const char*, va_list);

void err_sys(const char *fmt, ...)
{
    va_list ap;
    va_start(ap,fmt);
    err_doit(1,LOG_ERR,fmt,ap);
    va_end(ap);
    exit(1);
}

static void err_doit(int errnoflag, int level, const char *fmt, va_list ap)
{
    int errno_save,n;
    char buf[MAXLINE+1];

    errno_save=errno;

    vsnprintf(buf,MAXLINE,fmt,ap);

    n=strlen(buf);
    
    if(errnoflag)
        snprintf(buf+n,MAXLINE-n,":%s",strerror(errno_save));
    
    strcat(buf,"\n");

    if(daemon_proc)
    {
        syslog(level,buf);
    }
    else
    {
        fflush(stdout);
        fputs(buf,stderr);
        fflush(stderr);
    }
    return;
}

ssize_t writen(int fd, const void *vptr, size_t n)
{
    size_t nleft;
    ssize_t nwriten;
    const char *ptr;

    ptr=(const char*)vptr;
    nleft=n;
    while(nleft>0)
    {
        if((nwriten=write(fd,ptr,nleft))<0)
        {
            if(nwriten<0 && errno==EINTR)
                nwriten=0;
            else
                return(-1);
        }
        nleft-=nwriten;
        ptr+=nwriten;
    }
    return(n);
}

ssize_t readline(int fd,void *vptr,size_t maxlen)
{
    ssize_t n,rc;
    char c,*ptr;

    ptr=(char*)vptr;
    for(n=1;n<maxlen;n++)
    {
        again:
        if((rc=read(fd,&c,1))==1)
        {
            *ptr++=c;
            if(c=='\n')
                break;
        }
        else if(rc==0)
        {
            *ptr=0;
            return(n-1);
        }
        else
        {
            if(errno==EINTR)
                goto again;
            return(-1);
        }
    }
    *ptr=0;
    return(n);
}


void err_quit(const char *fmt, ...)
{
    va_list ap;
    va_start(ap,fmt);
    err_doit(0,LOG_ERR,fmt,ap);
    va_end(ap);
    exit(1);
}

TCP回射服務程序的主程序

#include"my_unp.h"

void str_echo(int sockfd)
{
    ssize_t n;
    char buf[MAXLINE];

    again:
    while((n=read(sockfd,buf,MAXLINE))>0)
        writen(sockfd,buf,n);

    if( n<0 && errno==EINTR )
        goto again;

    else if(n<0)
        err_sys("str_echo:read error");
}


int main(int argc, char **argv)
{
    int listenfd,connfd;
    pid_t childpid;
    socklen_t clilen;
    struct sockaddr_in cliaddr,servaddr;

    listenfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);

    bzero(&servaddr,sizeof(servaddr));

    servaddr.sin_family=AF_INET;
    servaddr.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY);
    servaddr.sin_port=htons(SERV_PORT);

    bind(listenfd,(struct sockaddr*)&servaddr,sizeof(servaddr));

    listen(listenfd,LISTENQ);

    for(;;)
    {
        clilen=sizeof(cliaddr);
        connfd=accept(listenfd,(struct sockaddr*)&cliaddr,&clilen);
        if((childpid=fork())==0)
        {
            close(listenfd);
            str_echo(connfd);
            exit(0);
        }
        close(connfd);
    }

}

併發服務器的調用流程如右圖所示

TCP回射客戶程序

#include"my_unp.h"

void str_cli(FILE *fp, int sockfd)
{
    char sendline[MAXLINE],recvline[MAXLINE];
    while(fgets(sendline,MAXLINE,fp)!=NULL)
    {

        writen(sockfd,sendline,strlen(sendline));

        if(readline(sockfd,(void*)recvline,MAXLINE)==0)            
            err_quit("str_cli:server terminated prematurely");

        fputs(recvline,stdout);
    }
}

int main(int argc,char **argv)
{

    int sockfd;
    struct sockaddr_in servaddr;
    if(argc!=2)
        err_quit("usage : tcpcli<IPaddress>");
    sockfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);

    bzero(&servaddr,sizeof(servaddr));
    servaddr.sin_family=AF_INET;
    servaddr.sin_port=htons(SERV_PORT);

    inet_pton(AF_INET,argv[1],&servaddr.sin_addr);

    connect(sockfd,(struct sockaddr*)&servaddr,sizeof(servaddr));

    str_cli(stdin,sockfd);

    exit(0);
}

正常啓動過程

我們首先在一臺Linux主機上啓動服務器，先用g++編譯，然後./serv運行服務器

我們可以查詢一下網卡的IP地址,發現服務器的IP爲192.168.255.129

我們這裏是用VMware裝了兩個LINUX的虛擬機

網絡的連接方式全是

檢查一下服務器監聽端口的狀態

打開另一個LINUX主機，並指定IP地址爲192.168.255.129，如上圖ifconfig查詢所示

編譯客戶端程序

運行客戶端並開始測試

斷開之前,再檢查一下服務器的監聽套結口連接狀態

可以看到0.0.0.0:9877爲監聽套接口，狀態爲LISTEN

192.168.288.129:9877 到192.168.255.130:35635爲已連接套接口，狀態爲ESTABLISHED，關閉時會變成TIME_WAIT，大概等待1~4分鐘之後會完全斷開

抓包分析結果

第一段爲三次握手

第二段爲hello,world發送過程

第三段爲good bye

第四段爲斷開連接

服務器子進程終止的時候，給父進程發送了一個SIGCHLD信號。但是我們並沒有在代碼中捕獲該信號，而該信號的默認行爲是被忽略的。既然父進程沒有處理該信號，子進程就處於殭屍狀態。我們可以使用ps命令驗證這一點。

-t選項是選擇終端，我們這裏運行的是UBUNTU的虛擬終端的第一個，所以打pts/0，類似的第一個打開的終端可以輸入pts/0. -o選項是自定義輸出,pid是進程ID，PPID是父進程ID

Z+就是表示子進程現在就處於殭屍狀態.

下面給出服務器程序的最終版本。它能正確的處理accept返回的EINTR,並建立一個給所有已終止子進程調用waitpid的信號處理函數

多進程併發服務器編程應注意一下三個方面

當fork子進程時，必須捕獲SIGCHLD信號;
當捕獲信號時，必須處理被中斷的系統調用
SIGCHLD的信號處理函數必須正確編寫，應使用waitpid函數以免留下殭屍進程

#include<stdarg.h>
#include<syslog.h>
#include<stdio.h>
#include<netinet/in.h>
#include<sys/socket.h>//TCP套接口庫(socket connet bind listen accept)
#include<unistd.h>//Unix標準庫(fork exec close)
#include<stdlib.h>
#include<memory.h>
#include<errno.h>
#include<string.h>
#include<arpa/inet.h>//(inet_pton inet_ntop)

#include<signal.h>//信號處理庫

#include<sys/types.h>//使用wait和waitpid
#include<sys/wait.h>

#define MAXLINE 2048
#define SERV_PORT 9877
#define LISTENQ 5

#define bzero(ptr,n)  memset(ptr,0,n)

typedef void Sigfunc(int);

int daemon_proc;

static void err_doit(int, int, const char*, va_list);

void err_sys(const char *fmt, ...)
{
    va_list ap;
    va_start(ap,fmt);
    err_doit(1,LOG_ERR,fmt,ap);
    va_end(ap);
    exit(1);
}

static void err_doit(int errnoflag, int level, const char *fmt, va_list ap)
{
    int errno_save,n;
    char buf[MAXLINE+1];

    errno_save=errno;

    vsnprintf(buf,MAXLINE,fmt,ap);

    n=strlen(buf);
    if(errnoflag)
        snprintf(buf+n,MAXLINE-n,":%s",strerror(errno_save));
    strcat(buf,"\n");

    if(daemon_proc)
    {
        syslog(level,buf);
    }
    else
    {
        fflush(stdout);
        fputs(buf,stderr);
        fflush(stderr);
    }
    return;
}

ssize_t writen(int fd, const void *vptr, size_t n)
{
    size_t nleft;
    ssize_t nwriten;
    const char *ptr;

    ptr=(const char*)vptr;
    nleft=n;
    while(nleft>0)
    {
        if((nwriten=write(fd,ptr,nleft))<0)
        {
            if(nwriten<0 && errno==EINTR)
                nwriten=0;
            else
                return(-1);
        }
        nleft-=nwriten;
        ptr+=nwriten;
    }
    return(n);
}

ssize_t readline(int fd,void *vptr,size_t maxlen)
{
    ssize_t n,rc;
    char c,*ptr;

    ptr=(char*)vptr;
    for(n=1;n<maxlen;n++)
    {
        again:
        if((rc=read(fd,&c,1))==1)
        {
            *ptr++=c;
            if(c=='\n')
                break;
        }
        else if(rc==0)
        {
            *ptr=0;
            return(n-1);
        }
        else
        {
            if(errno==EINTR)
                goto again;
            return(-1);
        }
    }
    *ptr=0;
    return(n);
}


void err_quit(const char *fmt, ...)
{
    va_list ap;
    va_start(ap,fmt);
    err_doit(0,LOG_ERR,fmt,ap);
    va_end(ap);
    exit(1);
}

//包裹函數
char *Fgets(char *ptr, int n, FILE *stream)
{
 char *rptr = fgets(ptr, n, stream);
 if ( rptr == NULL && ferror(stream) )
  err_quit("fgets error");
 return rptr;
}

void Fputs(const char *ptr, FILE *stream)
{
 if (fputs(ptr, stream) == EOF)
  err_quit("fputs error");
}

ssize_t Readline(int fd, void *ptr, size_t maxlen)
{
 ssize_t n = readline(fd, ptr, maxlen);
 if ( n < 0)
  err_quit("readline error");
 return n;
}

void Writen(int fd, void *ptr, size_t nbytes)
{
 if ( writen(fd, ptr, nbytes) != nbytes )
  err_quit("writen error");
}

服務器程序

#include"my_unp.h"

//服務器程序


//回射程序
void str_echo(int sockfd)
{
    ssize_t n;
    char buf[MAXLINE];

    again:
    while((n=readline(sockfd,buf,MAXLINE))>0)
        writen(sockfd,buf,n);

    if( n<0 && errno==EINTR )
        goto again;

    else if(n<0)
        err_sys("str_echo:read error");
}

//定義自己的signal函數
Sigfunc *signal(int signo,Sigfunc *func)
{
    struct sigaction act,oact;
    act.sa_handler=func;
    sigemptyset(&act.sa_mask);
    if(sigaction(signo,&act,&oact)<0)
        return(SIG_ERR);
    return(oact.sa_handler);
}

//信號處理函數
void sig_chld(int signo)
{
    pid_t pid;
    int stat;

    while((pid=waitpid(-1,&stat,WNOHANG))>0){}
    return;
}

//主函數
int main(int argc, char **argv)
{
    int listenfd,connfd;
    pid_t childpid;
    socklen_t clilen;
    struct sockaddr_in cliaddr,servaddr;
    
    void sig_chld(int);

    listenfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);

    bzero(&servaddr,sizeof(servaddr));

    servaddr.sin_family=AF_INET;
    servaddr.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY);
    servaddr.sin_port=htons(SERV_PORT);

    bind(listenfd,(struct sockaddr*)&servaddr,sizeof(servaddr));

    listen(listenfd,LISTENQ);

    signal(SIGCHLD,sig_chld);//捕捉SIGCHLD信號的信號處理函數

    for(;;)
    {
        clilen=sizeof(cliaddr);
        connfd=accept(listenfd,(struct sockaddr*)&cliaddr,&clilen);
        
        if((connfd=accept(listenfd,(struct sockaddr*)&cliaddr,&clilen))<0)
        {
            if(errno==EINTR)
                continue;
            else
                err_sys("accept error");
        }
        
        
        if((childpid=fork())==0)
        {
            close(listenfd);
            str_echo(connfd);
            exit(0);
        }
        close(connfd);
    }

}

再次連接並斷開，再運行ps檢查一下是否會還殘留殭屍進程

TCP多進程併發編程-回射服務/客戶程序

TCP學習之建立一個簡單的客戶/服務器系統--回射系統

TCP回射服務程序的主程序

TCP回射客戶程序

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