1. socket函数封装
server端：
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <strings.h>
#include <string.h>
#include <ctype.h>
#include <arpa/inet.h>
#include "wrap.h"
#define SERV_PORT 6666
int main(void)
{
int sfd, cfd;
int len, i;
char buf[BUFSIZ], clie_IP[128];
struct sockaddr_in serv_addr, clie_addr;
socklen_t clie_addr_len;
sfd = Socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
bzero(&serv_addr, sizeof(serv_addr));
serv_addr.sin_family = AF_INET;
serv_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
serv_addr.sin_port = htons(SERV_PORT);
Bind(sfd, (struct sockaddr *)&serv_addr, sizeof(serv_addr));
Listen(sfd, 2);
printf("wait for client connect ...\n");
clie_addr_len = sizeof(clie_addr_len);
cfd = Accept(sfd, (struct sockaddr *)&clie_addr, &clie_addr_len);
printf("cfd = ----%d\n", cfd);
printf("client IP: %s port:%d\n",
inet_ntop(AF_INET, &clie_addr.sin_addr.s_addr, clie_IP, sizeof(clie_IP)),
ntohs(clie_addr.sin_port));
while (1)
{
len = Read(cfd, buf, sizeof(buf));
Write(STDOUT_FILENO, buf, len);
for (i = 0; i < len; i++)
buf[i] = toupper(buf[i]);
Write(cfd, buf, len);
}
Close(sfd);
Close(cfd);
return 0;
}client端：
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>
#include "wrap.h"
#define SERV_IP "127.0.0.1"
#define SERV_PORT 6666
int main(void)
{
int sfd, len;
struct sockaddr_in serv_addr;
char buf[BUFSIZ];
sfd = Socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
bzero(&serv_addr, sizeof(serv_addr));
serv_addr.sin_family = AF_INET;
inet_pton(AF_INET, SERV_IP, &serv_addr.sin_addr.s_addr);
serv_addr.sin_port = htons(SERV_PORT);
Connect(sfd, (struct sockaddr *)&serv_addr, sizeof(serv_addr));
while (1) {
fgets(buf, sizeof(buf), stdin);
int r = Write(sfd, buf, strlen(buf));
printf("Write r ======== %d\n", r);
len = Read(sfd, buf, sizeof(buf));
printf("Read len ========= %d\n", len);
Write(STDOUT_FILENO, buf, len);
}
Close(sfd);
return 0;
}wrap.h
#ifndef __WRAP_H_
#define __WRAP_H_
void perr_exit(const char *s);
int Accept(int fd, struct sockaddr *sa, socklen_t *salenptr);
int Bind(int fd, const struct sockaddr *sa, socklen_t salen);
int Connect(int fd, const struct sockaddr *sa, socklen_t salen);
int Listen(int fd, int backlog);
int Socket(int family, int type, int protocol);
ssize_t Read(int fd, void *ptr, size_t nbytes);
ssize_t Write(int fd, const void *ptr, size_t nbytes);
int Close(int fd);
ssize_t Readn(int fd, void *vptr, size_t n);
ssize_t Writen(int fd, const void *vptr, size_t n);
ssize_t my_read(int fd, char *ptr);
ssize_t Readline(int fd, void *vptr, size_t maxlen);
#endifwrap.c
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <errno.h>
#include <sys/socket.h>
void perr_exit(const char *s)
{
perror(s);
exit(-1);
}
int Accept(int fd, struct sockaddr *sa, socklen_t *salenptr)
{
int n;
again:
if ((n = accept(fd, sa, salenptr)) < 0)
{
//ECONNABORTED 发生在重传（一定次数）失败后，强制关闭套接字
//EINTR 进程被信号中断
if ((errno == ECONNABORTED) || (errno == EINTR))
{
goto again;
}
else
{
perr_exit("accept error");
}
}
return n;
}
int Bind(int fd, const struct sockaddr *sa, socklen_t salen)
{
int n;
if ((n = bind(fd, sa, salen)) < 0)
{
perr_exit("bind error");
}
return n;
}
int Connect(int fd, const struct sockaddr *sa, socklen_t salen)
{
int n;
n = connect(fd, sa, salen);
if (n < 0)
{
perr_exit("connect error");
}
return n;
}
int Listen(int fd, int backlog)
{
int n;
if ((n = listen(fd, backlog)) < 0)
{
perr_exit("listen error");
}
return n;
}
int Socket(int family, int type, int protocol)
{
int n;
if ((n = socket(family, type, protocol)) < 0)
{
perr_exit("socket error");
}
return n;
}
ssize_t Read(int fd, void *ptr, size_t nbytes)
{
ssize_t n;
again:
if ( (n = read(fd, ptr, nbytes)) == -1)
{
if (errno == EINTR)
goto again;
else
return -1;
}
return n;
}
ssize_t Write(int fd, const void *ptr, size_t nbytes)
{
ssize_t n;
again:
if ((n = write(fd, ptr, nbytes)) == -1)
{
if (errno == EINTR)
goto again;
else
return -1;
}
return n;
}
int Close(int fd)
{
int n;
if ((n = close(fd)) == -1)
perr_exit("close error");
return n;
}
/*参三: 应该读取的字节数*/
//socket 4096 readn(cfd, buf, 4096) nleft = 4096-1500
ssize_t Readn(int fd, void *vptr, size_t n)
{
size_t nleft; //usigned int 剩余未读取的字节数
ssize_t nread; //int 实际读到的字节数
char *ptr;
ptr = vptr;
nleft = n; //n 未读取字节数
while (nleft > 0)
{
if ((nread = read(fd, ptr, nleft)) < 0)
{
if (errno == EINTR)
{
nread = 0;
}
else
{
return -1;
}
}
else if (nread == 0)
{
break;
}
nleft -= nread; //nleft = nleft - nread
ptr += nread;
}
return n - nleft;
}
ssize_t Writen(int fd, const void *vptr, size_t n)
{
size_t nleft;
ssize_t nwritten;
const char *ptr;
ptr = vptr;
nleft = n;
while (nleft > 0)
{
if ( (nwritten = write(fd, ptr, nleft)) <= 0)
{
if (nwritten < 0 && errno == EINTR)
nwritten = 0;
else
return -1;
}
nleft -= nwritten;
ptr += nwritten;
}
return n;
}
static ssize_t my_read(int fd, char *ptr) //该函数不单独使用，是配合Readline函数使用的。
{
static int read_cnt;
static char *read_ptr;
static char read_buf[100];
if (read_cnt <= 0) {
again:
if ( (read_cnt = read(fd, read_buf, sizeof(read_buf))) < 0) //"hello\n"
{
if (errno == EINTR)
goto again;
return -1;
}
else if (read_cnt == 0)
return 0;
read_ptr = read_buf;
}
read_cnt--;
*ptr = *read_ptr++;
return 1;
}
/*readline --- fgets*/
//传出参数 vptr
//该函数从fd指向的文件中读取一行数据，将数据保存在vptr开始的字符串中，maxlen是传入参数，表示最多可以读多少个字符。
ssize_t Readline(int fd, void *vptr, size_t maxlen)
{
ssize_t n, rc;
char c, *ptr;
ptr = vptr;
for (n = 1; n < maxlen; n++)
{
if ((rc = my_read(fd, &c)) == 1) //ptr[] = hello\n c是传出参数，每次调用my_read函数，c都会更新为下一个字符。
{
*ptr++ = c;
if (c == '\n')
break;
}
else if (rc == 0)
{
*ptr = 0;
return n-1;
}
else
return -1;
}
*ptr = 0;
return n;
}注：accept函数、read函数、write函数在阻塞的过程中，如果有信号中断了该进程，那么当进程恢复的时候，该函数不再阻塞，而是返回-1，并且errno此时为宏EINTR，所以这时判断如果errno为该宏，那么用goto语句回去接着阻塞。
2. tcp三次握手
3. tcp连接和数据传输过程
4. 四次挥手
第四次挥手：
客户端：给server确认数据包：ACK + 确认编号
服务器端：检测ACK值，检测确认序号
这个过程在编程时，就比较简单了：
5. 滑动窗口
6. 多进程并发服务器分析
注：如果只有一个进程时，只能处理单连接。
7. 多进程并发服务器伪代码
8. 多进程并发服务器代码实现
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <string.h>
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <ctype.h>
#include <signal.h>
#include <sys/wait.h>
#include <errno.h>
// 进程回收函数
void recyle(int num)
{
pid_t pid;
while( (pid = waitpid(-1, NULL, WNOHANG)) > 0 )
{
printf("child died , pid = %d\n", pid);
}
}
int main(int argc, const char* argv[])
{
if(argc < 2)
{
printf("eg: ./a.out port\n");
exit(1);
}
struct sockaddr_in serv_addr;
socklen_t serv_len = sizeof(serv_addr);
int port = atoi(argv[1]);
// 创建套接字
int lfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
// 初始化服务器 sockaddr_in
memset(&serv_addr, 0, serv_len);
serv_addr.sin_family = AF_INET; // 地址族
serv_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); // 监听本机所有的IP
serv_addr.sin_port = htons(port); // 设置端口
// 绑定IP和端口
bind(lfd, (struct sockaddr*)&serv_addr, serv_len);
// 设置同时监听的最大个数
listen(lfd, 36);
printf("Start accept ......\n");
// 使用信号回收子进程pcb
struct sigaction act;
act.sa_handler = recyle;
act.sa_flags = 0;
sigemptyset(&act.sa_mask);
sigaction(SIGCHLD, &act, NULL);
struct sockaddr_in client_addr;
socklen_t cli_len = sizeof(client_addr);
while(1)
{
// 父进程接收连接请求
// accept阻塞的时候被信号中断, 处理信号对应的操作之后
// 回来之后不阻塞了, 直接返回-1, 这时候 errno==EINTR
int cfd = accept(lfd, (struct sockaddr*)&client_addr, &cli_len);
while(cfd == -1 && errno == EINTR)
{
cfd = accept(lfd, (struct sockaddr*)&client_addr, &cli_len);
}
printf("connect sucessful\n");
// 创建子进程
pid_t pid = fork();
if(pid == 0)
{
close(lfd);
// child process
// 通信
char ip[64];
while(1)
{
// client ip port
printf("client IP: %s, port: %d\n",
inet_ntop(AF_INET, &client_addr.sin_addr.s_addr, ip, sizeof(ip)),
ntohs(client_addr.sin_port));
char buf[1024];
int len = read(cfd, buf, sizeof(buf));
if(len == -1)
{
perror("read error");
exit(1);
}
else if(len == 0)
{
printf("客户端断开了连接\n");
close(cfd);
break;
}
else
{
printf("recv buf: %s\n", buf);
write(cfd, buf, len);
}
}
// 干掉子进程
return 0;
}
else if(pid > 0)
{
// parent process
close(cfd);
}
}
close(lfd);
return 0;
}执行结果：
9. 多线程并发服务器代码实现
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <string.h>
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <ctype.h>
#include <pthread.h>
// 自定义数据结构
typedef struct SockInfo
{
int fd; //
struct sockaddr_in addr;
pthread_t id;
}SockInfo;
// 子线程处理函数
void* worker(void* arg)
{
char ip[64];
char buf[1024];
SockInfo* info = (SockInfo*)arg;
// 通信
while(1)
{
printf("Client IP: %s, port: %d\n",
inet_ntop(AF_INET, &info->addr.sin_addr.s_addr, ip, sizeof(ip)),
ntohs(info->addr.sin_port));
int len = read(info->fd, buf, sizeof(buf));
if(len == -1)
{
perror("read error");
pthread_exit(NULL);
}
else if(len == 0)
{
printf("客户端已经断开了连接\n");
close(info->fd);
break;
}
else
{
printf("recv buf: %s\n", buf);
write(info->fd, buf, len);
}
}
return NULL;
}
int main(int argc, const char* argv[])
{
if(argc < 2)
{
printf("eg: ./a.out port\n");
exit(1);
}
struct sockaddr_in serv_addr;
socklen_t serv_len = sizeof(serv_addr);
int port = atoi(argv[1]);
// 创建套接字
int lfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
// 初始化服务器 sockaddr_in
memset(&serv_addr, 0, serv_len);
serv_addr.sin_family = AF_INET; // 地址族
serv_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); // 监听本机所有的IP
serv_addr.sin_port = htons(port); // 设置端口
// 绑定IP和端口
bind(lfd, (struct sockaddr*)&serv_addr, serv_len);
// 设置同时监听的最大个数
listen(lfd, 36);
printf("Start accept ......\n");
int i = 0;
SockInfo info[256];
// 规定 fd == -1
for(i=0; i<sizeof(info)/sizeof(info[0]); ++i)
{
info[i].fd = -1;
}
socklen_t cli_len = sizeof(struct sockaddr_in);
while(1)
{
// 选一个没有被使用的, 最小的数组元素
for(i=0; i<256; ++i)
{
if(info[i].fd == -1)
{
break;
}
}
if(i == 256)
{
break;
}
// 主线程 - 等待接受连接请求
info[i].fd = accept(lfd, (struct sockaddr*)&info[i].addr, &cli_len);
// 创建子线程 - 通信
pthread_create(&info[i].id, NULL, worker, &info[i]);
// 设置线程分离
pthread_detach(info[i].id);
}
close(lfd);
// 只退出主线程
pthread_exit(NULL);
return 0;
}执行结果：
