Linux下套接字详解(四)----简单的TCP套接字应用(迭代型)

    xiaoxiao2021-03-25  104

    TCP编程流程说明

    (1)SERVER 服务器端编程流程

    TCP服务器端编程流程如下:

    ① 创建套接字socket;  ② 绑定套接字bind;  ③ 设置套接字为监听模式,进入被动接受连接状态listen;  ④ 接受请求,建立连接accpet;  ⑤ 读写数据read/write;  ⑥ 终止连接close。

    (2) CLIENT客户端编程流程

    TCP客户端编程流程如下:

    ① 创建套接字socket;  ② 与远程服务器建立连接connect;  ③ 读写数据read/write;  ④ 终止连接close。

    异常机制


    3) TCP服务器三种异常情况

    TCP服务器有三种异常情况,分别为服务器主机崩溃服务器主机崩溃后重启服务器主机关机

    服务器主机崩溃

    在服务器主机崩溃的情况下,已有的TCP网络连接上发不出任何东西。  此时客户端发出数据后,会一直阻塞在套接字的读取响应。但是由于服务器主机已崩溃,TCP客户端会持续重传数据分节,试图从服务器接收一个ACK[一般重传12次(源自Berkeley的实现)]后,客户TCP最终选择放弃,返回给应用经常一个ETIMEDOUT错误;或者是因为中间路由器判定服务器主机不可达,则返回一个目的地不可达的ICMP消息响应,其错误代码为EHOSTUNREACH或ENETUNREACH。  简单来说,客户端会一直阻塞与read调用,然后一直重传,直到最后超时,客户最终会发现服务器主机已崩溃或主机不可达,然后返回一个状态码,但是这个过程可能是很长就的,解决的方法就是自己写一个read函数然后设置超时,或者加一个SO_KEEPALIVE选项,也可以通过设置套接字选项可以更改TCP持续重传等待的超时时间。

    服务器主机崩溃后重启

    在服务器主机崩溃后重启的情况下,如果客户在主机崩溃重启前不主动发送数据,那么客户是不会知道服务器已崩溃。

    在服务器重启后,客户向服务器发送一个数据分节;由于服务器重启后丢失了以前的连接信息(尽管在服务端口上有进程监听,但连接套接字所在的端口无进程等待),因此导致服务器主机的TCP响应RST;而客户由于之前未收到服务器的响应数据,页阻塞于read调用,当客户端收到这个RST之后便返回错误ECONNRESET。

    如果客户对服务器的崩溃情况很关心,即使客户不主动发送数据也这样,这需要进行相关设置(如设置套接口选项SO_KEEPALIVE或某些客户/服务器心跳函数)。

    服务器主机关机  这里一般指的是正常关机,因为Unix系统关机时,会发送SIGTERM和SIGKILL信号,SIGTREM可能忽略,但是SIGKILL信号不能忽略,于是服务器将由SIGKILL终止,  当服务器主机关机的情况下,由于init进程给所有运行的进程发信号SIGTERM,这时服务器程序可以捕获该信号,并在信号处理程序中正常关闭网络连接。如果服务器程序忽略了SIGTERM信号,则init进程会等待一段固定的时间(通常是5s~20s),然后给所有还在运行的程序发信号SIGKILL。服务器将由信号SIGKILL终止,其终止时,所有打开的描述字被关闭,这导致向客户发送FIN分节,客户收到FIN分节后,能推断出服务器将终止服务。

    简单的TCP套接字应用程序


    我们下面将实现一个迭代类型的简单TCP服务器与客户端,实现客户端从服务器上传/下载文件(我们的程序中主要是上传)。

    TCP服务器

    /********************************************************** > File Name: server.c > Author: GatieMe > Mail: gatieme@163.com > Created Time: 2015年04月11日 星期六 16时22分10秒 *********************************************************/ #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> #include <errno.h> #include <netinet/in.h> #include <sys/types.h> #include <sys/socket.h> #include <sys/wait.h> #include <arpa/inet.h> #include <unistd.h> #include <signal.h> #define TCP_SERVER_PORT 6666 /* 服务器的端口 */ #define BUFFER_SIZE 4096 #define IP_SIZE 20 #define MAX_FILENAME_SIZE 256 #define LISTEN_QUEUE 20 /* 服务器接收从客户端传送来的文件 */ void TcpServerPullFile( int connfd, /* 服务器与客户端通讯的套接字文件 */ struct sockaddr_in clientAddr, /* 与之通信的客户端的信息 */ char *fileServerRoot) /* 上传文件的存储路径 */ { char buffer[BUFFER_SIZE]; char filename[MAX_FILENAME_SIZE]; char fileServerPath[MAX_FILENAME_SIZE]/* = fileServerRoot*/; // 定义文件流 FILE *stream; int count; /* 发送文件名的字节数目 */ int dataLength; /* 接收到的数据大小 */ int writeLength; /* 实际写入的数据大小 */ int flag = 0; bzero(buffer, BUFFER_SIZE); /* * 向客户端提示输入文件路径提示... * * strcpy(buffer, "请输入要传输的文件的完整路径:"); strcat(buffer, "\n"); send(new_server_socket, buffer, BUFFER_SIZE, 0); bzero(buffer, BUFFER_SIZE); */ /* 首先获取客户端发送过来的文件名 */ count = recv(connfd, buffer, BUFFER_SIZE, 0); if(count < 0) { perror("获取文件名失败...\n"); exit(1); } else { strncpy(filename, buffer, strlen(buffer) > MAX_FILENAME_SIZE ? MAX_FILENAME_SIZE : strlen(buffer)); strcpy(fileServerPath, fileServerRoot); strcat(fileServerPath, filename); printf("\n获取客户端发送过来的文件名成功...\n"); printf("文件名[%s]\n", filename); printf("文件存储路径[%s]\n\n", fileServerPath); } // 服务器接受数据, 首先打开一个文件流 if((stream = fopen(fileServerPath, "w")) == NULL) { perror("file open error...\n"); exit(1); } else { bzero(buffer,BUFFER_SIZE); } printf("正在接收来自%s的文件....\n",inet_ntoa(clientAddr.sin_addr)); dataLength = 0; /* 先将数据接受到缓冲区buffer中,再写入到新建的文件中 */ while((dataLength = recv(connfd, buffer, BUFFER_SIZE, 0)) > 0) { flag++; if(flag == 1) { printf("正在接收来自%s的文件....\n", inet_ntoa(clientAddr.sin_addr)); } if(dataLength < 0) { printf("接收错误i\n"); exit(1); } /* 向文件中写入数据 */ writeLength = fwrite(buffer, sizeof(char), dataLength, stream); if(writeLength != dataLength) { printf("file write failed\n"); exit(1); } bzero(buffer,BUFFER_SIZE); } if(flag > 0) { printf("%s的文件传送完毕\n", inet_ntoa(clientAddr.sin_addr)); } if(flag==0) { printf("%s的文件传输失败\n", inet_ntoa(clientAddr.sin_addr)); } fclose(stream); //rename("data",inet_ntoa(clientAddr.sin_addr)); } /* 服务器将文件发送到客户端 * * 当用户选择了下载文件后,服务器将执行此操作 * * */ void TcpServerPushFile( int connfd, /* 服务器与客户端通讯的套接字文件 */ struct sockaddr_in clientAddr, /* 与之通信的客户端的信息 */ char *filePath) /* 带发送至客户端的文件路径 */ { //send file imformation char buff[BUFFER_SIZE]; char filename[MAX_FILENAME_SIZE]; int count; FILE *stream; /* 先将文件名发送给客户端 * 2015-4-13 21:38 Modify * 发送文件名时只需要发送filePath最后的文件名filename就可以了 * */ bzero(buff, BUFFER_SIZE); strcpy(filename, strrchr(filePath, '/') + 1); strncpy(buff, filename, strlen(filename) > MAX_FILENAME_SIZE ? MAX_FILENAME_SIZE : strlen(filename)); count = send(connfd, buff, BUFFER_SIZE, 0); printf("服务器待发送的文件名[%s]..\n", filename); if(count < 0) { perror("Send file information"); exit(1); } /* 服务器开始读取并且发送文件 : */ if((stream = fopen(filePath, "rb")) == NULL) { printf("File :%s not found!\n",filePath); } printf("服务器打开文件成功...\n"); printf("正在向客户端发送文件...\n"); bzero(buff, BUFFER_SIZE); int fileBlockLength = 0; while((fileBlockLength = fread(buff, sizeof(char), BUFFER_SIZE, stream)) > 0) { printf("读取了:%d个数据...\n",fileBlockLength); if(send(connfd, buff, fileBlockLength, 0) < 0) { perror("Send file error...\n"); perror("向客户端发送文件失败...\n"); exit(1); } bzero(buff,BUFFER_SIZE); } fclose(stream); printf("服务器发送文件成功\n"); } extern int errno; int main(int argc, char *argv[]) { /********************************************************** * * 创建并初始化服务器套接字 * **********************************************************/ struct sockaddr_in serverAddr; int socketFd; bzero(&serverAddr, sizeof(serverAddr)); /* 全部置零 */ /* 设置地址相关的属性 */ serverAddr.sin_family = AF_INET; serverAddr.sin_addr.s_addr = htons(INADDR_ANY); serverAddr.sin_port = htons(TCP_SERVER_PORT); /* 创建套接字 */ socketFd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); if(socketFd < 0) { perror("socket create error\n"); exit(-1); } else { printf("socket create success...\n"); printf("创建套接字成功[errno = %d]...\n", errno); } /* 绑定端口 */ if(bind(socketFd, (struct sockaddr*)&serverAddr, sizeof(serverAddr)) > 0) { perror("bind error\n"); exit(1); } else { printf("server bind port %d success...\n", TCP_SERVER_PORT); printf("服务器绑定端口%d成功...\n", TCP_SERVER_PORT); } /* 开始监听绑定的端口 */ if(listen(socketFd, LISTEN_QUEUE)) { printf("Server listen error[errno = %d]...\n", errno); exit(-1); } else { printf("Server listen success...\n"); printf("服务器开始监听...\n"); } struct sockaddr_in clientAddr; socklen_t length = sizeof(clientAddr); int connFd; while( 1 ) { /* accept返回一个新的套接字与客户端进行通信 */ connFd = accept(socketFd, (struct sockaddr*)&clientAddr, &length); if(connFd == -1) { printf("accept error[%d]...\n", errno); continue; } else { printf("获取到从客户端%s的连接...\n", inet_ntoa(clientAddr.sin_addr)); // // 这里填写服务器的处理代码 // TcpServerPullFile(connFd, clientAddr, "./sdata/"); /* 将客户端发送来的文件存储在./sdata目录下  */ close(connFd); } } // sleep(10); } 123456789101112131415161718192021222324252627282930313233343536373839404142434445464748495051525354555657585960616263646566676869707172737475767778798081828384858687888990919293949596979899100101102103104105106107108109110111112113114115116117118119120121122123124125126127128129130131132133134135136137138139140141142143144145146147148149150151152153154155156157158159160161162163164165166167168169170171172173174175176177178179180181182183184185186187188189190191192193194195196197198199200201202203204205206207208209210211212213214215216217218219220221222223224225226227228229230231232233234235236237238239240241242243244245246247248249250251252253254255256257258259260261262263264265266267268269270271272273274275276277278279280281282283 123456789101112131415161718192021222324252627282930313233343536373839404142434445464748495051525354555657585960616263646566676869707172737475767778798081828384858687888990919293949596979899100101102103104105106107108109110111112113114115116117118119120121122123124125126127128129130131132133134135136137138139140141142143144145146147148149150151152153154155156157158159160161162163164165166167168169170171172173174175176177178179180181182183184185186187188189190191192193194195196197198199200201202203204205206207208209210211212213214215216217218219220221222223224225226227228229230231232233234235236237238239240241242243244245246247248249250251252253254255256257258259260261262263264265266267268269270271272273274275276277278279280281282283

    TCP客户端


    /********************************************************** > File Name: client.c > Author: GatieMe > Mail: gatieme@163.com > Created Time: 2015年04月11日 星期六 12时05分02秒 *********************************************************/ #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> #include <netinet/in.h> #include <sys/types.h> #include <sys/socket.h> #include <sys/wait.h> #include <arpa/inet.h> #include <unistd.h> #include <signal.h> #define TCP_SERVER_PORT 6666 #define MAX_FILENAME_SIZE 256 #define IP_SIZE 20 #define BUFFER_SIZE 4096 /* 客户端将文件上传到服务器上 */ void TcpClientPushFile(int socketFd, char *filePath) { FILE *stream; char buffer[BUFFER_SIZE]; char filename[MAX_FILENAME_SIZE]; int count = 0; bzero(buffer, BUFFER_SIZE); strcpy(filename, strrchr(filePath, '/') + 1); strncpy(buffer, filename, strlen(filename) > MAX_FILENAME_SIZE ? MAX_FILENAME_SIZE : strlen(filename)); count = send(socketFd, buffer, BUFFER_SIZE, 0); printf("客户端待上传待文件名[%s]..\n", filename); if(count < 0) { perror("Send file information"); exit(1); } /* 打开文件流 */ if((stream = fopen(filePath, "r")) == NULL) { printf("Can't open the file [%s]\n", filePath); exit(1); } else { printf("客户端打开文件成功\n"); } printf("正在向服务器传上传文件...\n"); count = 0; /* 清空缓冲区 */ bzero(buffer, BUFFER_SIZE); /* 不断读取并发送数据 */ while((count = fread(buffer, 1, BUFFER_SIZE, stream)) > 0) { // printf("count =%d\n", count); if(send(socketFd, buffer, count, 0) < 0) { printf("send file error...\n"); break; } bzero(buffer, BUFFER_SIZE); /* 再次将缓冲区清空 */ } printf("向服务器发送文件成功...\n"); /* 传送完毕后, 关闭文件流 */ if(fclose(stream)) { printf("file close error\n"); exit(1); } else { printf("关闭文件流成功...\n"); } /* 关闭与服务器通讯的套接字 */ close(socketFd); } /* 从服务器上下载文件 */ void TcpClientPullFile(int socketFd, char *filePath) { char buff[BUFFER_SIZE]; char filename[MAX_FILENAME_SIZE]; int count, writeLength, dataLength; FILE *stream; bzero(buff,BUFFER_SIZE); /* 首先获取服务器发送过来的文件名 */ count = recv(socketFd, buff, BUFFER_SIZE, 0); if(count < 0) { perror("获取文件名失败...\n"); exit(1); } strncpy(filename, buff, strlen(buff) > MAX_FILENAME_SIZE ? MAX_FILENAME_SIZE : strlen(buff)); /* 开始接收文件 */ printf("Preparing download file : %s", filename); /* 打开文件流 */ if((stream = fopen(filename, "wb+")) == NULL) { perror("create file %s error...\n"); perror("创建文件失败...\n"); exit(1); } bzero(buff, BUFFER_SIZE); /* 清空缓冲区 */ dataLength = 0; while((dataLength = recv(socketFd, buff, BUFFER_SIZE, 0)) != 0) { if(dataLength < 0) /* 如果接收文件失败 */ { perror("download error...\n"); perror("下载文件失败...\n"); exit(1); } /* 将接收到的文件数据写入文件中 */ writeLength = fwrite(buff, sizeof(char), dataLength, stream); if(writeLength < dataLength) /* 如果写入的数据比实际接收到的数据少 */ { perror("file write error...\n"); perror("写入文件失败...\n"); exit(1); } bzero(buff, BUFFER_SIZE); /* 清空缓冲区 */ } printf("下载来自服务器%s的文件成功\n", filename); printf("Receieved file:%s finished!\n", filename); fclose(stream); /* 关闭文件流 */ } int main(int argc, char *argv[]) { char serverIp[IP_SIZE]; /* 服务器的IP地址 */ if(argc >= 2) /* 参数过多的时候,提示用户 */ { printf("You have given to much parameters...\n"); printf("Yous should give the IP address after %s\n without any other parametes...\n", (char *)argv[0]); } else if(argc == 1) /* 只有一个参数,则默认使用localhost(127.0.0.1) */ { strcpy(serverIp, "127.0.0.1"); } else { strcpy(serverIp, argv[1]); } /********************************************************** * * 创建并初始化套接字 * **********************************************************/ struct sockaddr_in serverAddr; /* 服务器的套接字信息 */ int socketFd; /* 客户端的套接字信息 */ bzero(&serverAddr, sizeof(serverAddr)); /* 全部置零 */ serverAddr.sin_family = AF_INET; /* internet协议族 */ serverAddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(serverIp); /* 设置所连接服务器的IP */ serverAddr.sin_port = htons(TCP_SERVER_PORT); /* 设置连接的服务器端口 */ /* 开始创建套接字 */ /* SOCK_STREAM 面向连接的套接字,即TCP */ socketFd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); if(socketFd < 0) { printf("socket error\n"); exit(-1); } /* 尝试连接服务器 */ if(connect(socketFd, (struct sockaddr*)&serverAddr, sizeof(serverAddr)) < 0) { printf("Can Not Connect To %s\n", serverIp); exit(1); } else { printf("connect to the server %s SUCCESS...\n", serverIp); printf("连接服务器成功...\n"); } /********************************************************** * * 下面进行正常的套接字通信 * **********************************************************/ // 上传文件到服务器 TcpClientPushFile(socketFd, "./cdata/push"); close(socketFd); } 123456789101112131415161718192021222324252627282930313233343536373839404142434445464748495051525354555657585960616263646566676869707172737475767778798081828384858687888990919293949596979899100101102103104105106107108109110111112113114115116117118119120121122123124125126127128129130131132133134135136137138139140141142143144145146147148149150151152153154155156157158159160161162163164165166167168169170171172173174175176177178179180181182183184185186187188189190191192193194195196197198199200201202203204205206207208209210211212213214215216217218219220221222223224225226227228229230231 123456789101112131415161718192021222324252627282930313233343536373839404142434445464748495051525354555657585960616263646566676869707172737475767778798081828384858687888990919293949596979899100101102103104105106107108109110111112113114115116117118119120121122123124125126127128129130131132133134135136137138139140141142143144145146147148149150151152153154155156157158159160161162163164165166167168169170171172173174175176177178179180181182183184185186187188189190191192193194195196197198199200201202203204205206207208209210211212213214215216217218219220221222223224225226227228229230231

    由于TCP和UDP在实现流程上有很多异曲同工之处,因此我们后面的拓展优化将主要针对TCP套接字程序,我们在下一篇开始UDP的套接字编程详解,理解了TCP不同的实现思想之后稍加修改即可。。。。

    运行情况

     

    转载请注明原文地址: https://ju.6miu.com/read-13752.html

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