linux网络编程--socket服务器和客户端TCP编程及多进程编程

1.网络编程中客户端与服务器通信基本流程

2. 服务器和客户端编程实现<迭代服务器>

2.1. 迭代服务器编程实现

2.1.1. 命令行参数解析

1. 服务器参数只有端口号，增加一个帮助参数<-h>，对该命令的用法进行说明
2. 代码编写如下

void print_usage(char *progname)
{
	printf("%s usage: \n", progname);
	printf("-p(--port): sepcify server port.\n");
	printf("-h(--Help): print this help information.\n");

	return ;
}
{
	int                  port = 0;
	int                  ch;
    struct option        opts[] = {
		{"port", required_argument, NULL, 'p'},
		{"help", no_argument, NULL, 'h'},
		{NULL, 0, NULL, 0}
	};

	while( (ch=getopt_long(argc, argv, "p:h", opts, NULL)) != -1 ) 
	{
		switch(ch)
		{
			case 'p':
				port=atoi(optarg);//字符串 ----> 整形
				break;

			case 'h':
				print_usage(argv[0]);
				return 0;
		}
	}
	if(!port) //未正常使用命令
	{
		print_usage(argv[0]);
		return 0;
	}
}

2.1.2. 创建服务器 socket

{
	socket_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);//IPV4   TCP
    if(socket_fd < 0)
    {
        printf("Create socket failure : %s\n", strerror(errno));
        return -1;
    }
    printf("Create socket [%d] successful!\n", socket_fd);    
    setsockopt(socket_fd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on));//防止程序端口重用报错
}

2.1.3. bind 绑定端口和ip 并且 开启listen

{
 	memset(&servaddr, 0, sizeof(servaddr));
    servaddr.sin_family = AF_INET;
    servaddr.sin_port = htons(port);       // 主机字节序 ----> 网络字节序
    servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); // 监听所有的 IP 主机-----> 网络
    rv = bind(socket_fd, (struct sockaddr *)&servaddr, sizeof(servaddr));
    if(rv < 0)
    {
        printf("Socket[%d] bind on port [%d] failure : %s\n",socket_fd,port,strerror(errno));
        return -2;
    }
    printf("Socket[%d] bind on port [%d] successful!\n", socket_fd, port);
    
    //listen 
    listen(socket_fd, 13);
}

2.1.4. 开启accept

1. accept是一个阻塞函数，当 没有客户端连接服务器的时候，该程序会一直阻塞不返回，直到有一个客户端连接过来为止。当客户端调用connect函数就会触发服务器的accept函数返回，此时TCP连接就建立好了。
2. 代码实现

//accept
 clifd = accept(socket_fd, (struct sockaddr *)&cliaddr, &len);
 if(clifd < 0)
 {
     printf("Accept new client failure:%s\n", strerror(errno));
     continue;
 }
 printf("Accept new client [%s:%d] successfully!\n"
 		,inet_ntoa(cliaddr.sin_addr),ntohs(cliaddr.sin_port));//客户端的IP和端口

2.1.5. 通过文件IO系统调用对客户端进行读写

1. 读客户端编程实现，使用read系统调用

{
	memset(buf, 0, sizeof(buf));
	rv = read(clifd, buf, sizeof(buf));
	if(rv < 0)
	{
		printf("Read from client by clifd[%d] failure: %s\n", clifd , strerror(errno));
		close(clifd);
		continue;     
	}
	else if(rv == 0)
	{
		 printf("Clifd[%d] get disconnected\n", clifd);
		 close(clifd);
		 continue;
	}
	else if(rv > 0)
	{
		printf("Read [%d] byte data from client clifd[%d] : %s\n", rv, clifd, buf);
	}
}

2. 对客户端进行write写消息，注意写完后不想继续通讯，需要关闭客户端描述符。

{
     rv = write(clifd, MSG_STR, strlen(MSG_STR));
     if(rv < 0)    
     {             
         printf("write to client by clifd[%d] failure: %s\n", clifd , strerror(errno));
         close(clifd);
         continue;
     }  
     printf("Close client fd[%d]\n", clifd);
     close(clifd);
}

3. 服务器关闭前也需要把监听前创建的socket描述符关闭。

2.2. 客户端编程实现

2.2.1 客户端命令行参数解析(带域名解析功能)

1. 客户端参数有 服务器ip地址和服务器端口，增加帮助命令<-h>，增加域名命令<-d>，该代码仅实现域名的解析并打印其ip地址，由于没有公网IP无法进行测试，测试baidu.com可以解析出其IP地址

{
	int                  ch;
    struct option        opts[] = {
		{"ipaddr", required_argument, NULL, 'i'},
		{"port", required_argument, NULL, 'p'},
        {"domain_name", required_argument, NULL, 'd'},
		{"help", no_argument, NULL, 'h'},
		{NULL, 0, NULL, 0}
	};

	while( (ch=getopt_long(argc, argv, "i:p:d:h", opts, NULL)) != -1 ) 
	{
		switch(ch)
		{
			case 'i':
				servip=optarg;
				break;

			case 'p':
				port=atoi(optarg);
				break;
            
            case 'd':
                ser_domain_name=optarg;
                break;

			case 'h':
				print_usage(argv[0]);
				return 0;
		}
	}

	if( !servip || !port || !ser_domain_name)
	{
		print_usage(argv[0]);
		return 0;
	}
    //打印域名和解析后的IP地址
    p = gethostbyname(ser_domain_name);
    printf("domain_name : %s servip : %s\n", ser_domain_name, inet_ntoa(*((struct in_addr *)p->h_addr)));
}

2.2.2. 创建客户端socket

1. 使用IPV4和TCP通讯

{
	socket_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    if(socket_fd < 0)
    {
        printf("Create socket failure :%s\n", strerror(errno));
        return -1;
    }
    printf("Create socket [%d] successful!\n", socket_fd);
}

2.2.3. 与服务器进行连接connect

1. 把参数通过规定进行传入，注意字节序和字符串转换

{
    memset(&servaddr, 0, sizeof(servaddr));
    servaddr.sin_family = AF_INET;
    servaddr.sin_port   = htons(port);// 主----> 网
    inet_aton(servip, &servaddr.sin_addr);    //字符串  -----> 网络字节序
    
    rv = connect(socket_fd, (struct sockaddr *)&servaddr, sizeof(servaddr));
    if(rv < 0)
    {
        printf("Connect to server [%s:%d] failure : %s\n", servip, port, strerror(errno));
        return -2;
    }
    printf("Connect to server [%s:%d] successful!\n", servip, port);
}

2.2.4. 通过文件IO系统调用对服务器进行读写

1. 和服务器一样，使用read和write进行消息的读写
2. 注意客户端与服务器结束通讯后，不想继续通讯便可关闭socket描述符

{
	rv = write(socket_fd, MSG_STR, strlen(MSG_STR));
	if(rv < 0)
	{
	    printf("Write to server by socket_fd [%d] failure : %s\n", socket_fd, strerror(errno));
	    break;
	}
	
	//read
	memset(buf, 0, sizeof(buf));
	rv = read(socket_fd, buf, sizeof(buf));
	if(rv < 0)
	{
	    printf("Read from server by sockfd[%d] failure: %s\n", socket_fd , strerror(errno));
	    break;    
	}
	else if(0 == rv)
	{
	    printf("Socketfd[%d] get disconnected\n", socket_fd);
	    break;
	}
	else if(rv > 0)
	{
	    printf("Read [%d] byte from server socket_fd [%d] : %s\n", rv, socket_fd, buf);
	}
	close(socket_fd);
}

3. 服务器+多进程编程

3.1. 简单介绍多进程编程

1. 迭代服务器一次只能与一个客户端进行通讯，而实际中会有大量和客户端与服务器进行访问通讯，此时迭代服务器便不再适用。
2. 使用多进程编程实现并发服务器，结构框图如下
   

3.2 编程实现

1. 多进程编程实现，在原有的服务器代码上进行修改，在接收到客户端连接请求后，开启子进程与客户端进行通讯

{
	pid = fork();
	if(pid < 0)
	{
	    printf("fork() create child process failure : %s\n", strerror(errno));
	    close(cli_fd);
	}
	else if(pid > 0) // 父进程 的功能函数
	{
	    close(cli_fd); //父进程 不需要 客户端描述符
	    continue;
	}
	else if(0 == pid)
	{
		close(socket_fd); //子进程不需要 该fd，该fd用于监听，监听到了后，使用新的fd
		....//服务器与客户端通讯部分
	}
}