Linux網絡編程之客戶端由Socket執行服務端程序

最近由於工作原因需要溫習一下Linux網絡編程的部分基礎知識，因此對之前寫的Socket網絡通信的代碼進行了進一步優化和拓展，在不關閉一次Socket連接的基礎上，對服務端加入循環讀寫的功能，同時加入連接檢測函數，防止客戶端意外斷開（例如Ctrl + C殺掉客戶端程序），服務端程序陷入死循環。增加客戶端退出命令（服務端亦接收此命令），增加客戶端執行服務端程序的命令，這裏主要用到了strncasecmp和system函數。

最近看同事代碼時看到了C程序中使用回調函數，爲了加強對回調函數的理解，於是簡單嘗試想用回調函數調用系統read和write函數，但後來發現第三個參數不兼容，編譯時告警（雖然可以通便編譯，正常運行），但最後只能作罷，將read函數和write的回調函數分別進行了編輯。關於回調函數，這篇博文寫的比較淺顯易懂，可以作爲入門講解：

https://www.cnblogs.com/jiangzhaowei/p/9129105.html

服務端程序：

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <ctype.h>
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>
#include<netinet/tcp.h>

#define MAX_LINE 100
/* 處理函數，用於將大寫字符轉換爲小寫字符。參數爲需要轉換的字符串 */
void upper_to_lower(char *str)
{
	if (str == NULL)				 /* 空串 */
		return;
	for (; *str != '\0'; str++)
	{
		if(*str >= 'A' && *str <= 'Z') /* 判斷字符並進行轉換，也可以使用庫函數 */
			*str = *str -'A' + 'a'; 
	}
}

/* 判斷接收的字符串是否爲定義的命令，若是則執行相應的操作 */
int msg_to_cmd(char *str)
{
        int len = strlen(str);
        if (strncasecmp(str, "excute", len) == 0)
        {
                cmd_excute("~/linux/helloWorld"); //執行指定目錄下的helloWorld應用程序
		        return -1;
        }
        else if (strncasecmp(str ,"quit", len) == 0)
        {
                return 1;
        }
        else
        {
        }
        return 0;
}

/* 封裝Linux系統命令調用函數system */
int cmd_excute(char *cmd)
{
	printf("Excute command: %s\n",cmd);
	system(cmd);
	return 0;
}

/*TCP連接檢測函數，用於檢測客戶端是否異常斷開，防止服務端socket程序崩潰*/
int connect_detect(int fd)
{
    struct tcp_info info;
    int len = sizeof(info);
 
    if (fd <= 0) return 0;
 
    getsockopt(fd, IPPROTO_TCP, TCP_INFO, &info, (socklen_t *)&len);
    /*if (info.tcpi_state == TCP_ESTABLISHED) */
    if (info.tcpi_state == 1)  // Is connected
        return 0;
    else  // Losed
        return 1;
}

/*封裝write函數的回調函數，增加打印功能 */
int write_callback(int *fd, const void *buf_ptr, size_t len, ssize_t (*wr)(int, const void*, size_t))
{
	int res = 0;
	res = wr(*fd, buf_ptr, len);
	if (res != -1)
        {
        	printf("Write message succeed !\n");
        }
        else
        {
        	printf("Write message failed !\n");
       	}
		//res = wr(*fd, buf_ptr, len);
		//printf("Receive Message: %s\n", buf_ptr);
	return res;
}

/* 由於read函數的第二個參數非const，因此無法與write函數使用同一回調函數，否則編譯器會報警 */
int read_callback(int *fd, void *buf_ptr, size_t len, ssize_t (*rd)(int, void*, size_t))
{
	int count = 0;
	count = rd(*fd, buf_ptr, len);
	printf("Receive message: %s\n", buf_ptr);
	return count;
}

int main(void)
{
	struct sockaddr_in sin;
	struct sockaddr_in cin;
	int l_fd;
	int c_fd;
	socklen_t len;
	char buf[MAX_LINE];					/* 存儲傳送內容的緩衝區 */
	char addr_p[INET_ADDRSTRLEN];		/* 存儲客戶端地址的緩衝區 */
	int port = 80000;					/* 端口號，使用8000 */

	bzero(&sin, sizeof(sin));			/* 清空地址結構 */
	sin.sin_family      = AF_INET;			/* 使用IPv4通信域 */
	sin.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;	/* 服務器可以接受任意地址 */
	sin.sin_port        = htons(port);		/* 端口號轉換爲網絡字節序 */
	l_fd                = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); /* 創立套接字，使用TCP協議 */
	bind(l_fd, (struct sockaddr*) &sin, sizeof(sin)); /* 將地址和套接字綁定 */
	listen(l_fd, 10);						/* 開始監聽連接請求 */
	//printf("Waiting ...\n");
	
	while (printf("Waiting ...\n"))
	{/* 服務器程序多半是死循環 */
		/* 接受連接請求，從此函數中返回後就可以開始通信了 */
		int cmd_result = 0;
		//printf("Waiting ...\n");
		c_fd = accept(l_fd, (struct sockaddr*) &cin, &len);
		
		while (1)
		{
			/*
			if (recv(c_fd, buf, MAX_LINE, 0) == -1){
                                break;
                        }
			count = read(c_fd, buf, MAX_LINE);
			*/	
			/* 讀取客戶端傳來的信息 */

			//inet_ntop(AF_INET, &cin.sin_addr, addr_p, sizeof(addr_p));
					/* 將客戶端地址轉換爲字符串 */
			//printf("client IP is %s, port is %d\n", addr_p, ntohs(cin.sin_port)); 		
					/* 打印客戶端地址和端口號 */
			//printf("Receive Message: %s\n", buf);			
			/* 打印客戶端發送過來的字符串 */
			int wrt = 0;
			read_callback(&c_fd, buf, MAX_LINE, read);
			upper_to_lower(buf);						/* 調用大小寫轉換函數 */					
			cmd_result =  msg_to_cmd(buf);

			if( (cmd_result == 1 ) || connect_detect(c_fd) )           /*若客戶端執行quit命令正常退出或者客戶端異常斷開則跳出本次循環*/
	                {
                       		printf("End communication !\n");
				break;
        	        }
			else if ( cmd_result == -1 )
			{
				char *p = "Command excuted succeed !";
				wrt = write_callback(&c_fd, p, 25, write);
			}
			else
			{
				wtr = write_callback(&c_fd, buf, strlen(buf)+1, write); /* 將轉換後的字串發給客戶端 */
			}
			if ( wrt == -1 )
			{
				printf("End communication !\n");
				break;
			}
		}	
		close(c_fd);			/* 通信結束，關閉套接字，準備下一次通信 */
	}
	if(close(l_fd) == -1)
	{		/* 通信結束，關閉套接字，準備下一次通信 */
		perror("Fail to close");
		exit(1);
	}
	return 0; /* 不應該執行到這裏 */
}

在服務端目錄~/linux/下面創建並編譯helloWorld.c文件，在監聽程序中由system函數執行運行helloWorld程序。

客戶端程序：

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <strings.h>
#include <sys/types.h>
#include <ctype.h>
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <string.h>
#define MAX_LINE 100

int cmd_excute(char *cmd)
{
        printf("Excute command: %s\n",cmd);
        system(cmd);
        return 0;
}

int msg_to_cmd(char *str)
{	
	int len = strlen(str);
	if (strncasecmp(str ,"quit", len) == 0)
        {
                return 1;
        }
	else if (strncasecmp(str, "ls", len) == 0)
	{
		cmd_excute("ls ./");
		return 2;
	}	
	else if(strncasecmp(str ,"help", len) == 0)
	{
		printf("Command list:\n");
		printf("ls --display directory\n");
		printf("quit --End communication\n");
		return 3;
	}
	else
	{
	}
	return 0;
}

int main(void)
{
        struct sockaddr_in sin;
        char   msg[100];
        int    l_fd;
        char   buf[MAX_LINE];                                     /* 存儲傳送內容的緩衝區 */
        int    port = 80000;                                       /* 端口號，使用8000 */
	
        bzero(&sin, sizeof(sin));                       /* 清空地址結構 */
        sin.sin_family = AF_INET;                       /* 使用IPv4通信域 */
        inet_pton(AF_INET,"10.17.39.166", &sin.sin_addr);
        sin.sin_port   = htons(port);             /* 端口號轉換爲網絡字節序 */
	l_fd           = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); /* 創立套接字，使用TCP協議 */
	connect(l_fd, (const struct sockaddr*)&sin, sizeof(sin));
	while(1)
        {
		int wrt  = -1;
		int res  = 0;
		int flag = 0;
//        	l_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); /* 創立套接字，使用TCP協議 */
//	        connect(l_fd, (const struct sockaddr*)&sin, sizeof(sin));
        	printf("Input Message:\n");
        	scanf("%s", msg);
		res = msg_to_cmd(msg);
		
		switch(res){
			case 0:
				wrt = write(l_fd, msg, strlen(msg)+1);
		                sleep(3);
                		if ( wrt != -1 )
                		{
                        		printf("Write message succeed !\n");
                		}
               			else
               			{
                        		printf("Write message failed !\n");
					flag = 1;
					break;
                		}
                		read(l_fd, buf, MAX_LINE);
                		printf("Receive messaege from server:\n%s\n", buf);
				break;
			case 1:
				res = write(l_fd, msg, strlen(msg)+1);
		                sleep(3);
				close(l_fd);
				flag = 1;
				break;
			case 2:
				break;
			default:
				break;
		}
		if (flag)
		{
			break;
		}
//		printf("Socket state: %#X\n", l_fd);
	}
	if(close(l_fd) == -1){          /* 通信結束，關閉套接字，準備下一次通信 */
		perror("Fail to close !");
        }
	return 0;
}