Linux C TCP编程(socket,select/poll/epoll)

前言

本文主要介绍了linux下标准的TCP通信流程，实现了客户端和服务器的通信，主要实现了消息的回发，即服务器将消息原封不动的回发给客户端。如果对接口不熟悉可以参考socket api介绍或者参考其他博客。

客户端代码

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

#define SERVER_PORT  9999  //服务器端口
#define SERVER_IP   "192.168.179.128" //服务端IP
#define MAXLEN  4096 //缓冲区最大大小

int main(){

   int socketfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

    struct sockaddr_in servaddr;
    memset(&servaddr, 0, sizeof(servaddr));
    servaddr.sin_family = AF_INET;
    servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(SERVER_IP);
    servaddr.sin_port = htons(SERVER_PORT);

    int ret = connect(socketfd, (struct sockaddr*)&servaddr, sizeof(struct sockaddr_in));
    
    if(ret != 0){
        printf("connect server failed:error number:%d\n", errno);
        exit(-1);
    }
    
    while(1){
        
        const char *message = "this is from client message";
        ret = send(socketfd, message, strlen(message), 0);
        
        if(ret > 0){
            char recvbuf[MAXLEN] = {0}; 
            ret = recv(socketfd, recvbuf, MAXLEN, 0);
            if(ret > 0){
                printf("recv message from server:%s\n", recvbuf);
            }else if(ret == 0){
                printf("server has closed!\n");
                close(socketfd);
            } 
            else{
                printf("recv error :%d\n", errno);
                close(socketfd);
            }
        }
        sleep(1);
    }

    return 0;
}

服务端代码

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
 
#define MAXLNE  4096

int main(int argc, char **argv) 
{
    int listenfd, connfd, n;
    struct sockaddr_in servaddr;
    char buff[MAXLNE];
 
    if ((listenfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) == -1) {
        printf("create socket error: %s(errno: %d)\n", strerror(errno), errno);
        return 0;
    }
 
    memset(&servaddr, 0, sizeof(servaddr));
    servaddr.sin_family = AF_INET;
    servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
    servaddr.sin_port = htons(9999);
 
    if (bind(listenfd, (struct sockaddr *)&servaddr, sizeof(servaddr)) == -1) {
        printf("bind socket error: %s(errno: %d)\n", strerror(errno), errno);
        return 0;
    }
    //listen接口之后会一直监听客户端的连接，每次客户端连接，都会和其创建连接（三次连接时内核完成的，不是由应用程序去控制的）
	//三次握手不发生在任何API中，协议栈本身被动完成的。
    if (listen(listenfd, 10) == -1) {
        printf("listen socket error: %s(errno: %d)\n", strerror(errno), errno);
        return 0;
    }
    
    //这个版本只能用于多个客户端连接，而只有第一个客户端可以发送数据
	//只accept第一个客户端的连接（也就是只会与第一个客户端进行通信）
    struct sockaddr_in client;
    socklen_t len = sizeof(client);
    if ((connfd = accept(listenfd, (struct sockaddr *)&client, &len)) == -1) {
        printf("accept socket error: %s(errno: %d)\n", strerror(errno), errno);
        return 0;
    }

    printf("========waiting for client's request========\n");
    while (1) {
        //阻塞等待第一个客户端的数据的到来
        n = recv(connfd, buff, MAXLNE, 0);
        if (n > 0) {
            buff[n] = '\0';
            printf("recv msg from client: %s\n", buff);

	    	send(connfd, buff, n, 0);
        } else if (n == 0) {
            close(connfd);
        }
        
        //close(connfd);
    }

    close(listenfd);
    return 0;
}

代码思考

以上代码为什么可以支持多个客户端的连接，却只有第一个连接的客户端可以发送数据给服务器?
关于为什么支持多个客户端的连接，代码里已经有说明，如何实现多客户端给服务器发送数据呢，多线程或者I/O多路复用可以解决。

支持多客户端的服务端代码版本

一客户端一线程

这种方式是早期的网络服务器模型，不过目前由于客户端很多时候都是百万甚至千万级别的，所以这个只适用于支持少量客户端的情况，主要是因为服务器不可能支持太多线程的原因

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

#include 
 
#define MAXLNE  4096

//一个线程8M,4G内存，最多512个线程（仅仅是线程就占用了4个G）
//C10k
void *client_routine(void *arg) { //

	int connfd = *(int *)arg;

	char buff[MAXLNE];

	while (1) {

		int n = recv(connfd, buff, MAXLNE, 0);
        if (n > 0) {
            buff[n] = '\0';
            printf("recv msg from client: %s\n", buff);

	    	send(connfd, buff, n, 0);
        } else if (n == 0) {
            close(connfd);
			break;
        }

	}

	return NULL;
}

int main(int argc, char **argv) 
{
    int listenfd, connfd, n;
    struct sockaddr_in servaddr;
    char buff[MAXLNE];
 
    if ((listenfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) == -1) {
        printf("create socket error: %s(errno: %d)\n", strerror(errno), errno);
        return 0;
    }
 
    memset(&servaddr, 0, sizeof(servaddr));
    servaddr.sin_family = AF_INET;
    servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
    servaddr.sin_port = htons(9999);
 
    if (bind(listenfd, (struct sockaddr *)&servaddr, sizeof(servaddr)) == -1) {
        printf("bind socket error: %s(errno: %d)\n", strerror(errno), errno);
        return 0;
    }
    //listen接口之后会一直监听客户端的连接，每次客户端连接，都会和其创建连接（三次连接时内核完成的，不是由应用程序去控制的）
	//三次握手不发生在任何API中，协议栈本身被动完成的。
    if (listen(listenfd, 10) == -1) {
        printf("listen socket error: %s(errno: %d)\n", strerror(errno), errno);
        return 0;
    }
         
	while (1) {
		struct sockaddr_in client;
	    socklen_t len = sizeof(client);
	    if ((connfd = accept(listenfd, (struct sockaddr *)&client, &len)) == -1) {
	        printf("accept socket error: %s(errno: %d)\n", strerror(errno), errno);
	        return 0;
	    }
		//1个客户端1个线程去处理，早期的网络模型就是这种模式
		//缺点：不适用于当前高并发的情况。
		//优点：逻辑简单
		pthread_t threadid;
		pthread_create(&threadid, NULL, client_routine, (void*)&connfd);
    }
     
    close(listenfd);
    return 0;
}

I/O多路复用版本

select版本
poll版本
epoll版本