【TCP/IP】基于TCP的服务器端/客户端 II - 迭代服务器/客户端的概念与实现

1. 迭代服务器端/客户端

1.1 迭代服务器实现

1.2 迭代回声服务器端/客户端

2 回声客户端存在的缺陷

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1. 迭代服务器端/客户端

        在此之前，让我们先补充一个“回声服务器/客户端”的概念。回声（echo）服务器/客户端是指服务器端将客户端传输的字符串数据按照原本格式内容回传至客户端，类似于在山谷中的回声效应。

1.1 迭代服务器实现

        在之前 基于TCP的服务器端/客户端实现 I 中，我们编写了服务器端处理完单个客户端连接请求后关闭socket并退出的程序。那如果想在不关闭socket的情况下，不断受理后续的客户端连接请求，这样的操作该如何实现呢？较为简单的方法就是插入循环语句去反复调用accept函数。如图：

    clnt_addr_size = sizeof(clnt_addr);    
    while (1)
    {
        clnt_sock = accept(serv_sock, (struct sockaddr *)&clnt_addr, &clnt_addr_size);
        if (clnt_sock == -1)
        {
            error_handling("accept() error");
        }

        write(clnt_sock, message, sizeof(message));

        close(clnt_sock);
    }

        从代码和图中不难发现，调用accept函数后，会继续调用I/O相关的read、write函数，最终调用close函数结束socket通信。

        调用close函数意味着结束了针对某一客户端的服务，此时若想接收其他客户端请求，就得重新调用accept函数。

        *目前编写的服务器端在同一时刻只服务于一个客户端。在后续会加入进程和线程，编写能够同时服务多个客户端的服务器端。

1.2 迭代回声服务器端/客户端

        在上面我们讲述的是迭代服务器端。接下来让我们来尝试构建迭代回声服务器端与回声客户端。让我们来梳理一下程序的基本运行方式：

• 服务器端在同一时刻只与一个客户端相连，并提供回声服务。
• 服务器端依次向5个客户端提供服务并退出
• 客户端接收用户输入的字符串并发送到服务器端
• 服务器端将接收的字符串数据传回客户端（回声）
• 服务器端与客户端之间的字符串回声一直执行到客户端输入字符“Q”为止

让我们先来看看代码

回声服务器端：

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

#define BUF_SIZE 1024
void error_handling(char *message);

int main(int argc, char *argv[])
{
	int serv_sock, clnt_sock;
	char message[BUF_SIZE];
	int str_len, i;
	
	struct sockaddr_in serv_adr;
	struct sockaddr_in clnt_adr;
	socklen_t clnt_adr_sz;
	
	if(argc!=2) {
		printf("Usage : %s \n", argv[0]);
		exit(1);
	}
	
	serv_sock=socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);   
	if(serv_sock==-1)
		error_handling("socket() error");
	
	memset(&serv_adr, 0, sizeof(serv_adr));
	serv_adr.sin_family=AF_INET;
	serv_adr.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY);
	serv_adr.sin_port=htons(atoi(argv[1]));

	if(bind(serv_sock, (struct sockaddr*)&serv_adr, sizeof(serv_adr))==-1)
		error_handling("bind() error");
	
	if(listen(serv_sock, 5)==-1)
		error_handling("listen() error");
	
	clnt_adr_sz=sizeof(clnt_adr);
    //为处理5个客户端连接而添加的循环语句。共调用5次accept函数，依次向5个客户端提供服务。
	for(i=0; i<5; i++)
	{
		clnt_sock=accept(serv_sock, (struct sockaddr*)&clnt_adr, &clnt_adr_sz);
		if(clnt_sock==-1)
			error_handling("accept() error");
		else
			printf("Connected client %d \n", i+1);
	//完成回声服务，传输读取的字符串。
		while((str_len=read(clnt_sock, message, BUF_SIZE))!=0)
			write(clnt_sock, message, str_len);
    //针对套接字调用close函数，向连接的相应套接字发送EOF。
		close(clnt_sock);

	}
    //向5个客户端提供服务后关闭服务器端套接字并终止程序。
	close(serv_sock);
	return 0;
}

void error_handling(char *message)
{
	fputs(message, stderr);
	fputc('\n', stderr);
	exit(1);
}

运行结果：

echo_server.c

root@zh:$ gcc echo_server.c -0 eserver
root@zh:$ ./eserver 9199
Connected client 1

回声客户端：

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

#define BUF_SIZE 1024
void error_handling(char *message);

int main(int argc, char *argv[])
{
	int sock;
	char message[BUF_SIZE];
	int str_len;
	struct sockaddr_in serv_adr;

	if(argc!=3) {
		printf("Usage : %s  \n", argv[0]);
		exit(1);
	}
	
	sock=socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);   
	if(sock==-1)
		error_handling("socket() error");
	
	memset(&serv_adr, 0, sizeof(serv_adr));
	serv_adr.sin_family=AF_INET;
	serv_adr.sin_addr.s_addr=inet_addr(argv[1]);
	serv_adr.sin_port=htons(atoi(argv[2]));
	//调用 connect 函数。若调用该函数引起的连接请求被注册到服务器端等待队列，则connect函数将完成正常调用。
	if(connect(sock, (struct sockaddr*)&serv_adr, sizeof(serv_adr))==-1)
		error_handling("connect() error!");
	else
		puts("Connected...........");
	
	while(1) 
	{
		fputs("Input message(Q to quit): ", stdout);
		fgets(message, BUF_SIZE, stdin);
		
		if(!strcmp(message,"q\n") || !strcmp(message,"Q\n"))
			break;

		write(sock, message, strlen(message));
		str_len=read(sock, message, BUF_SIZE-1);
		message[str_len]=0;
		printf("Message from server: %s", message);
	}
	//调用 close 函数向相应套接字发送EOF (EOF即意味着中断连接)。
	close(sock);
	return 0;
}

void error_handling(char *message)
{
	fputs(message, stderr);
	fputc('\n', stderr);
	exit(1);
}

运行结果：

echo_client.c

root@zh:$ gcc echo_client.c -0 eclient
root@zh:$ ./eclient 127.0.9.1 9199
Connected....
Input message(Q to quit): Good 
Message from server: Good
Input message(Q to quit): Hi
Message from server: Hi
Input message(Q to quit): Q
root@zh:$

2 回声客户端存在的缺陷

        其中有一段代码

write(sock , message , strlen(message));
str_len = read (sock , message , BUF_SIZE - 1);
message[str_len] = 0;
printf( "Message from server: %s" , message);

        上列代码存在缺陷:

        服务器端只调用1次write函数传输数据，若数据量大，OS则会把数据分成多个数据包发回至客户端。在此过程中，客户端可能在未接收到全部数据包时就去调用read函数，进而导致——只传输了一串字符串，而在接收时收到多个分隔开的字符子串。在下一篇，让我们一起来尝试解决这个问题。

                                                                                                注：本文代码在Linux系统环境下构建