Linux网络编程:使用select函数实现socket 收发数据

    所谓的回射是指:客户端A向服务端B发送数据,服务端B接收到数据之后,再将接收到的数据发送回客户端B。所谓的迭代服务器,是指服务器端只用一个进程处理或线程处理所有客户端的请求。与之对应的是并发服务器,并发服务器是指对于每一一个客户端的请求,服务端都分配一个进程或是线程独立来处理客户端的处理。下面介绍使用select函数实现TCP回射迭代服务。直接上代码:

服务端程序

/*=============================================================================
#     FileName: tcpservselect.c
#         Desc: receive client data and then send they back.
#       Author: Licaibiao
#   LastChange: 2017-02-12 
=============================================================================*/
#include<stdio.h>  
#include<sys/types.h>  
#include<sys/socket.h>  
#include<unistd.h>  
#include<stdlib.h>  
#include<errno.h>  
#include<arpa/inet.h>  
#include<netinet/in.h>  
#include<string.h>  
#include<signal.h>
#define MAXLINE	  1024
#define LISTENLEN 10
#define SERV_PORT 6666

int main(int argc, char **argv)
{
	int					i, maxi, maxfd, listenfd, connfd, sockfd;
	int					nready, client[FD_SETSIZE];
	ssize_t				n;
	fd_set				rset, allset;
	char				buf[MAXLINE];
	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, LISTENLEN);

	maxfd = listenfd;			/* initialize */
	maxi = -1;					/* index into client[] array */
	for (i = 0; i < FD_SETSIZE; i++)
		client[i] = -1;			/* -1 indicates available entry */
	FD_ZERO(&allset);
	FD_SET(listenfd, &allset);

	for ( ; ; ) 
	{
		rset = allset;		/* structure assignment */
		nready = select(maxfd+1, &rset, NULL, NULL, NULL);

		if (FD_ISSET(listenfd, &rset)) /* new client connection */
		{	
			clilen = sizeof(cliaddr);
			connfd = accept(listenfd, (struct sockaddr*) &cliaddr, &clilen);
#ifdef	NOTDEF
			printf("new client: %s, port %d\n",
					inet_ntop(AF_INET, &cliaddr.sin_addr, 4, NULL),
					ntohs(cliaddr.sin_port));
#endif

			for (i = 0; i < FD_SETSIZE; i++)
				if (client[i] < 0) {
					client[i] = connfd;	/* save descriptor */
					break;
				}
			if (i == FD_SETSIZE)
			{
				printf("too many clients");
				exit(0);
			}

			FD_SET(connfd, &allset);	/* add new descriptor to set */
			if (connfd > maxfd)
				maxfd = connfd;			/* for select */
			if (i > maxi)
				maxi = i;				/* max index in client[] array */

			if (--nready <= 0)
				continue;				/* no more readable descriptors */
		}

		for (i = 0; i <= maxi; i++) 	/* check all clients for data */
		{	
			if ( (sockfd = client[i]) < 0)
				continue;
			if (FD_ISSET(sockfd, &rset)) 
			{
				if ( (n = read(sockfd, buf, MAXLINE)) == 0)/* connection closed by client */ 
				{
					close(sockfd);
					FD_CLR(sockfd, &allset);
					client[i] = -1;
				} else
					write(sockfd, buf, n);

				if (--nready <= 0)
					break;				/* no more readable descriptors */
			}
		}
	}
}

在服务端的程序中,我们使用select 来处理任意个客户的单进程程序,而不是派生一个子程序。

客户端程序

/*=============================================================================
#     FileName: tcpcliselect.c
#         Desc: send data to server and receive data from server
#       Author: Licaibiao
#   LastChange: 2017-02-12 
=============================================================================*/
#include<stdio.h>  
#include<sys/types.h>  
#include<sys/socket.h>  
#include<unistd.h>  
#include<stdlib.h>  
#include<errno.h>  
#include<arpa/inet.h>  
#include<netinet/in.h>  
#include<string.h>  
#include<signal.h>
#define MAXLINE	  1024
#define LISTENLEN 10
#define SERV_PORT 6666

int max(int a, int b)
{
	return a>b ? a : b;
}

void str_cli(FILE *fp, int sockfd)
{
	int			maxfdp1, stdineof;
	fd_set		rset;
	char		buf[MAXLINE];
	int		n;

	stdineof = 0;
	FD_ZERO(&rset);
	for ( ; ; ) 
	{
		if (stdineof == 0)
			FD_SET(fileno(fp), &rset);
		FD_SET(sockfd, &rset);
		maxfdp1 = max(fileno(fp), sockfd) + 1;
		select(maxfdp1, &rset, NULL, NULL, NULL);

		if (FD_ISSET(sockfd, &rset)) 
		{	
			if ( (n = read(sockfd, buf, MAXLINE)) == 0) /* socket is readable */
			{
				if (stdineof == 1)
					return;		/* normal termination */
				else
					printf("str_cli: server terminated prematurely");
			}
			write(fileno(stdout), buf, n);
		}

		if (FD_ISSET(fileno(fp), &rset))  /* input is readable */
		{  
			if ( (n = read(fileno(fp), buf, MAXLINE)) == 0) 
			{
				stdineof = 1;
				shutdown(sockfd, SHUT_WR);	/* send FIN */
				FD_CLR(fileno(fp), &rset);
				continue;
			}

			write(sockfd, buf, n);
		}
	}
}

int main(int argc, char **argv)
{
	int	sockfd;
	struct sockaddr_in	servaddr;

	if (argc != 2)
	{
		printf("usage: tcpcli <IPaddress>");
		exit(0);
	}
	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);		/* do it all */

	exit(0);
}


    在第60行我们使用了shutdown函数。我们知道,TCP是全双工工作,在我们做批量输入批量输出的时候,我们客户端已经把数据发送完毕,这个时候并不能直接关闭描述符,因为可能还有数据在从服务端发送回来的路上。close函数是直接终止读和写两个方向的数据传送。但是使用shutdown可以单方向关闭数据传输。

    在客户端,我们使用Ctrl + d 来结束客户端程序。Ctrl + d 会发送一个exit 。在TCP传输中,如果对端TCP发送一个FIN(finish 对端进程终止),那么该套接字变为可读,并且read返回0(EOF)

运行结果:

运行服务端程序

root@ubuntu:/home/share/test# ./strserselect
另外一个终端运行客户端程序:

root@ubuntu:/home/share/test# ./strcliselect 127.0.0.1
china                        /*发送*/
china                        /*接收*/

注意:上面的程序存在一个问题,如果有一个恶意客户端只发送一个字节数据(不是换行符)后进入睡眠,服务器调用read读入一个字节,后面就阻塞在read函数以等待其他的数据,这样一来服务端就阻塞在一个客户端,不能再处理其他客户端的请求(拒绝服务型攻击)

解决上面问题有下面的几种方法:

(a)使用非阻塞式IO

(b)对IO操作设置一个超时

(c)让每个客户由单独的控制线程提供服务




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