基于TCP的socket编程


socket:网络上的两个程序通过一个双向的通信连接实现数据的交换,这个连接的一端称为一个socket(套接字)。
建立socket连接至少需要一对套接字,其中一个运行于客户端,称为ClientSocket ,另一个运行于服务器端,称为ServerSocket 。 
套接字之间的连接过程:
1、服务器监听:服务器端套接字并不定位具体的客户端套接字,而是处于等待连接的状态,实时监控网络状态,等待客户端的连接请求。
2、客户端请求:指客户端的套接字提出连接请求,要连接的目标是服务器端的套接字。为此,客户端的套接字必须首先描述它要连接的服务器的套接字,指出服务器端套接字的地址和端口号,然后就向服务器端套接字提出连接请求。
3、连接确认:当服务器端套接字监听到客户端套接字的连接请求时,就响应客户端套接字的请求,建立一个新的线程(或进程),把服务器端套接字的描述发给客户端,一旦客户端确认了此描述,双方就正式建立连接。而服务器端套接字继续处于监听状态,继续接收其他客户端套接字的连接请求。
注:TCP/IP协议规定,网络数据流应采用大端字节序,即低地址高字节。
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基于TCP(面向字节流)的socket编程,分为客户端服务器端
服务器端的流程如下:
1、创建套接字(socket)(套接字即一个文件描述符)
2、将套接字绑定到一个本地地址和端口上(bind)
3、将套接字设为监听模式,准备接收客户端请求(listen)
4、等待客户请求到来;当请求到来后,接受连接请求,返回一个新的对应于此次连接的套接字(accept)
5、用返回的套接字和客户端进行通信(read/write)
6、关闭套接字
客户端的流程如下:
1、创建套接字(socket)
2、向服务器发出连接请求(connect)
3、和服务器端进行通信(read/write)
4、关闭套接字


多进程tcp_socket原理:服务器accept一个客户端,然后fork子进程,子进程再次fork创建一个孙子进程,然后子进程退出,由孙子进程来对客户端进行服务(孙子进程运行结束会被init进程回收),而父进程继续accept。相关代码:

//server端:
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
static void usage(const char* proc)
{
    printf("Usage:%s[local_ip][local_port]\n",proc);
}
int startup(const char* _ip,int _port)
{
    int sock = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);//创建套接字
    if(sock<0)
    {
        perror("socket");
        return 1;
    }
    struct sockaddr_in servaddr;
    servaddr.sin_family = AF_INET;
    servaddr.sin_port = htons(_port);
    servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(_ip);
    if(bind(sock,(struct sockaddr*)&servaddr,sizeof(servaddr))<0)//绑定
    {
        perror("bind");
        return 2;
    }
    if(listen(sock,10)<0)//监听
    {
        perror("listen");
        return 3;
    }
    return sock;
}
int main(int argc,char *argv[])
{
    if(argc != 3)
    {
        usage(argv[0]);
        exit(1);
    }
    int listen_sock = startup(argv[1],atoi(argv[2]));
    struct sockaddr_in clientaddr;
    socklen_t len = sizeof(clientaddr);
    while(1)
    {
        int sock = accept(listen_sock,(struct sockaddr*)&clientaddr,&len);//等待客户端连接
        if(sock<0)
        {
            perror("accept");
            continue;
        }
        printf("client ip:%s port:%d\n",inet_ntoa(clientaddr.sin_addr),ntohs(clientaddr.sin_port));
        pid_t id = fork();
        if(id <0 )
        {
            perror("fork");
            exit(2);
        }
        else if(id ==0)
        {

            pid_t _id = fork();
            if(_id>0)
            {
                exit(3);
            }
            else if(_id <0)
            {
                perror("fork");
                exit(4);
            }
            char buf[1024];
            while(1)
            {
                ssize_t s =read(sock,&buf,sizeof(buf)-1);
                if(s > 0)
                {
                    buf[s] = 0;
                    printf("client ip:%s port:%d say:%s\n",inet_ntoa(clientaddr.sin_addr),ntohs(clientaddr.sin_port),buf);
                    write(sock,&buf,strlen(buf));
                }
                else
                {
                    printf("client is quit\n");
                    break;
                }
            }
            close(sock);
        }
    }
    close(listen_sock);
    return 0;
}
//client端:
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
static void usage(const char* proc)
{
    printf("Usage:%s[server_ip][server_port]\n",proc);
}
int main(int argc,char *argv[])
{
    if(argc != 3)
    {
        usage(argv[0]);
        return 1;
    }
    int sock = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);//创建套接字
    if(sock<0)
    {
        perror("socket");
        return 2;
    }
    struct sockaddr_in peer;
    peer.sin_family = AF_INET;
    peer.sin_port = htons(atoi(argv[2]));
    peer.sin_addr.s_addr = inet_addr(argv[1]);
    int ret = connect(sock,(struct sockaddr*)&peer,sizeof(peer));//连接
    if(ret<0)
    {
        perror("connect");
        printf("%s\n",strerror(ret));
        return 3;
    }
    char buf[1024];
    while(1)//通信
    {
        printf("please enter: ");
        fflush(stdout);
        ssize_t s=read(0,&buf,sizeof(buf));
        if(s<0)
        {
            perror("read");
            return 4;
        }
        buf[s-1]=0;
        write(sock,&buf,strlen(buf));
        printf("server echo: %s\n",buf);        
    }
    close(sock);
    return 0;
}

基于TCP的socket编程_第1张图片

基于TCP的socket编程_第2张图片

多进程服务器的优点:稳定性好。缺点:开销大,服务器资源有限,CPU占用大,使得其性能减弱。

多线程tcp_socket原理:服务器accept一个客户端,然后创建一个线程并设置其分离属性(线程退出时不需要被join,系统自动来回收该资源),由子线程来为客户端提供服务,而主线程继续accept。相关代码:

//server端:
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
static void usage(const char* proc)
{
    printf("Usage:%s[local_ip][local_port]\n",proc);
}
int startup(const char* _ip,int _port)
{
    int sock = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
    if(sock<0)
    {
        perror("socket");
        return 1;
    }
    struct sockaddr_in servaddr;
    servaddr.sin_family = AF_INET;
    servaddr.sin_port = htons(_port);
    servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(_ip);
    if(bind(sock,(struct sockaddr*)&servaddr,sizeof(servaddr))<0)
    {
        perror("bind");
        return 2;
    }
    if(listen(sock,10)<0)
    {
        perror("listen");
        return 3;
    }
    return sock;

}
void *handler(void * _sock)
{
    int sock = (int)_sock;
    char buf[1024];
    char *msg = "HTTP/1.0 200 ok\r\n\r\n

HELLO WORLD

\r\n"
; while(1) { ssize_t s =read(sock,buf,sizeof(buf)-1); if(s > 0) { buf[s] = 0; printf("client say:%s\n",buf); write(sock,msg,strlen(msg)); } else { printf("client is quit\n"); break; } } return (void *)0; } int main(int argc,char *argv[]) { if(argc != 3) { usage(argv[0]); exit(1); } int listen_sock = startup(argv[1],atoi(argv[2])); struct sockaddr_in clientaddr; socklen_t len = sizeof(clientaddr); while(1) { int sock = accept(listen_sock,(struct sockaddr*)&clientaddr,&len); if(sock<0) { perror("accept"); continue; } printf("client ip:%s port:%d\n",inet_ntoa(clientaddr.sin_addr),ntohs(clientaddr.sin_port)); pthread_t id ; if(pthread_create(&id,NULL,handler,(void *)sock)<0) { perror("pthread_create"); exit(2); } pthread_detach(id);//设置分离属性 } return 0; } //client端: #include #include #include #include #include #include #include static void usage(const char* proc) { printf("Usage:%s[server_ip][server_port]\n",proc); } int main(int argc,char *argv[]) { if(argc != 3) { usage(argv[0]); return 1; } int sock = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0); if(sock<0) { perror("socket"); return 2; } struct sockaddr_in peer; peer.sin_family = AF_INET; peer.sin_port = htons(atoi(argv[2])); peer.sin_addr.s_addr = inet_addr(argv[1]); int ret = connect(sock,(struct sockaddr*)&peer,sizeof(peer)); if(ret<0) { perror("connect"); printf("%s\n",strerror(ret)); return 3; } char buf[1024]; while(1) { printf("please enter: "); fflush(stdout); ssize_t s=read(0,buf,sizeof(buf)); if(s<0) { perror("read"); return 4; } buf[s-1]=0; write(sock,buf,strlen(buf)); read(sock,buf,sizeof(buf)); printf("server echo: %s\n",buf); } close(sock); return 0; }

基于TCP的socket编程_第3张图片

基于TCP的socket编程_第4张图片

多线程服务器的优点:开销小。缺点:不稳定,服务器资源有限,CPU占用大,使得其性能减弱。

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