linux下socket编程实现一个服务器连接多个客户端

使用socekt通信一般步骤

1）服务器端：socker()建立套接字，绑定（bind）并监听（listen），用accept（）等待客户端连接。

2）客户端：socker()建立套接字，连接（connect）服务器，连接上后使用send()和recv（），在套接字上写读数据，直至数据交换完毕，close()关闭套接字。

在Linux中，我们可以使用select函数实现I/O端口的复用，传递给 select函数的参数会告诉内核：

•我们所关心的文件描述符

•对每个描述符，我们所关心的状态。(我们是要想从一个文件描述符中读或者写，还是关注一个描述符中是否出现异常)

•我们要等待多长时间。(我们可以等待无限长的时间，等待固定的一段时间，或者根本就不等待)

从 select函数返回后，内核告诉我们一下信息：

•对我们的要求已经做好准备的描述符的个数

•对于三种条件哪些描述符已经做好准备.(读，写，异常)

有了这些返回信息，我们可以调用合适的I/O函数(通常是 read 或 write)，并且这些函数不会再阻塞.

select函数原型如下：

int select (int maxfds, fd_set *readfds, fd_set *writefds, fd_set *exceptfds, struct timeval *timeout);

select系统调用是用来让我们的程序监视多个文件句柄(socket 句柄)的状态变化的。程序会停在select这里等待，直到被监视的文件句柄有一个或多个发生了状态改变。返回：做好准备的文件描述符的个数，超时为0，错误为 -1.

首先我们先看一下最后一个参数。它指明我们要等待的时间：

struct timeval{      long tv_sec;   /*秒 */long tv_usec;  /*微秒 */   }

有三种情况：

timeout == NULL 等待无限长的时间。等待可以被一个信号中断。当有一个描述符做好准备或者是捕获到一个信号时函数会返回。如果捕获到一个信号， select函数将返回 -1,并将变量 erro设为 EINTR。

timeout->tv_sec == 0 &&timeout->tv_usec == 0不等待，直接返回。加入描述符集的描述符都会被测试，并且返回满足要求的描述符的个数。这种方法通过轮询，无阻塞地获得了多个文件描述符状态。

timeout->tv_sec !=0 ||timeout->tv_usec!= 0 等待指定的时间。当有描述符符合条件或者超过超时时间的话，函数返回。在超时时间即将用完但又没有描述符合条件的话，返回 0。对于第一种情况，等待也会被信号所中断。

中间的三个参数 readset, writset, exceptset,指向描述符集。这些参数指明了我们关心哪些描述符，和需要满足什么条件(可写，可读，异常)。一个文件描述集保存在 fd_set 类型中。fd_set类型变量每一位代表了一个描述符。我们也可以认为它只是一个由很多二进制位构成的数组。如下图所示：

对于 fd_set类型的变量我们所能做的就是声明一个变量，为变量赋一个同种类型变量的值，或者使用以下几个宏来控制它：

#include <sys/select.h>
int FD_ZERO(int fd, fd_set *fdset);
int FD_CLR(int fd, fd_set *fdset);
int FD_SET(int fd, fd_set *fd_set);
int FD_ISSET(int fd, fd_set *fdset);

FD_ZERO宏将一个 fd_set类型变量的所有位都设为 0，使用FD_SET将变量的某个位置位。清除某个位时可以使用 FD_CLR，我们可以使用FD_ISSET来测试某个位是否被置位。

当声明了一个文件描述符集后，必须用FD_ZERO将所有位置零。之后将我们所感兴趣的描述符所对应的位置位，操作如下：

fd_set rset;
int fd;
FD_ZERO(&rset);
FD_SET(fd, &rset);
FD_SET(stdin, &rset);

select返回后，用FD_ISSET测试给定位是否置位：

if(FD_ISSET(fd, &rset)   { ... }

具体解释select的参数：

（1）intmaxfdp是一个整数值，是指集合中所有文件描述符的范围，即所有文件描述符的最大值加1，不能错。

说明：对于这个原理的解释可以看上边fd_set的详细解释，fd_set是以位图的形式来存储这些文件描述符。maxfdp也就是定义了位图中有效的位的个数。

（2）fd_set*readfds是指向fd_set结构的指针，这个集合中应该包括文件描述符，我们是要监视这些文件描述符的读变化的，即我们关心是否可以从这些文件中读取数据了，如果这个集合中有一个文件可读，select就会返回一个大于0的值，表示有文件可读；如果没有可读的文件，则根据timeout参数再判断是否超时，若超出timeout的时间，select返回0，若发生错误返回负值。可以传入NULL值，表示不关心任何文件的读变化。

（3）fd_set*writefds是指向fd_set结构的指针，这个集合中应该包括文件描述符，我们是要监视这些文件描述符的写变化的，即我们关心是否可以向这些文件中写入数据了，如果这个集合中有一个文件可写，select就会返回一个大于0的值，表示有文件可写，如果没有可写的文件，则根据timeout参数再判断是否超时，若超出timeout的时间，select返回0，若发生错误返回负值。可以传入NULL值，表示不关心任何文件的写变化。

（4）fd_set*errorfds同上面两个参数的意图，用来监视文件错误异常文件。

（5）structtimeval* timeout是select的超时时间，这个参数至关重要，它可以使select处于三种状态，第一，若将NULL以形参传入，即不传入时间结构，就是将select置于阻塞状态，一定等到监视文件描述符集合中某个文件描述符发生变化为止；第二，若将时间值设为0秒0毫秒，就变成一个纯粹的非阻塞函数，不管文件描述符是否有变化，都立刻返回继续执行，文件无变化返回0，有变化返回一个正值；第三，timeout的值大于0，这就是等待的超时时间，即 select在timeout时间内阻塞，超时时间之内有事件到来就返回了，否则在超时后不管怎样一定返回，返回值同上述。

说明：

函数返回：

（1）当监视的相应的文件描述符集中满足条件时，比如说读文件描述符集中有数据到来时，内核(I/O)根据状态修改文件描述符集，并返回一个大于0的数。

（2）当没有满足条件的文件描述符，且设置的timeval监控时间超时时，select函数会返回一个为0的值。

（3）当select返回负值时，发生错误。

select模型：

理解select模型的关键在于理解fd_set,为说明方便，取fd_set长度为1字节，fd_set中的每一bit可以对应一个文件描述符fd。则1字节长的fd_set最大可以对应8个fd。

（1）执行fd_set set;FD_ZERO(&set);则set用位表示是0000,0000。

（2）若fd＝5,执行FD_SET(fd,&set);后set变为0001,0000(第5位置为1)

（3）若再加入fd＝2，fd=1,则set变为0001,0011

（4）执行select(6,&set,0,0,0)阻塞等待

（5）若fd=1,fd=2上都发生可读事件，则select返回，此时set变为0000,0011。注意：没有事件发生的fd=5被清空。

基于上面的讨论，可以轻松得出select模型的特点：

（1)可监控的文件描述符个数取决与sizeof(fd_set)的值。我这边服务器上sizeof(fd_set)＝512，每bit表示一个文件描述符，则我服务器上支持的最大文件描述符是512*8=4096。据说可调，另有说虽然可调，但调整上限受于编译内核时的变量值。

（2）将fd加入select监控集的同时，还要再使用一个数据结构array保存放到select监控集中的fd，一是用于再select返回后，array作为源数据和fd_set进行FD_ISSET判断。二是select返回后会把以前加入的但并无事件发生的fd清空，则每次开始 select前都要重新从array取得fd逐一加入（FD_ZERO最先），扫描array的同时取得fd最大值maxfd，用于select的第一个参数。

（3）可见select模型必须在select前循环array（加fd，取maxfd），select返回后循环array（FD_ISSET判断是否有时间发生）。

服务器代码：

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<netinet/in.h>
#include<sys/socket.h>
#include<arpa/inet.h>
#include<string.h>
#include<unistd.h>
#define BACKLOG 5     //完成三次握手但没有accept的队列的长度
#define CONCURRENT_MAX 8   //应用层同时可以处理的连接
#define SERVER_PORT 11332
#define BUFFER_SIZE 1024
#define QUIT_CMD ".quit"
int client_fds[CONCURRENT_MAX];
int main(int argc, const char * argv[])
{  char input_msg[BUFFER_SIZE];  char recv_msg[BUFFER_SIZE];  //本地地址  struct sockaddr_in server_addr;  server_addr.sin_family = AF_INET;  server_addr.sin_port = htons(SERVER_PORT);  server_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");  bzero(&(server_addr.sin_zero), 8);  //创建socket  int server_sock_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);  if(server_sock_fd == -1)  {  perror("socket error");  return 1;  }  //绑定socket  int bind_result = bind(server_sock_fd, (struct sockaddr *)&server_addr, sizeof(server_addr));  if(bind_result == -1)  {  perror("bind error");  return 1;  }  //listen  if(listen(server_sock_fd, BACKLOG) == -1)  {  perror("listen error");  return 1;  }  //fd_set  fd_set server_fd_set;  int max_fd = -1;  struct timeval tv;  //超时时间设置  while(1)  {  tv.tv_sec = 20;  tv.tv_usec = 0;  FD_ZERO(&server_fd_set);  FD_SET(STDIN_FILENO, &server_fd_set);  if(max_fd <STDIN_FILENO)  {  max_fd = STDIN_FILENO;  }  //printf("STDIN_FILENO=%d\n", STDIN_FILENO);  //服务器端socket  FD_SET(server_sock_fd, &server_fd_set);  // printf("server_sock_fd=%d\n", server_sock_fd);  if(max_fd < server_sock_fd)  {  max_fd = server_sock_fd;  }  //客户端连接  for(int i =0; i < CONCURRENT_MAX; i++)  {  //printf("client_fds[%d]=%d\n", i, client_fds[i]);  if(client_fds[i] != 0)  {  FD_SET(client_fds[i], &server_fd_set);  if(max_fd < client_fds[i])  {  max_fd = client_fds[i];  }  }  }  int ret = select(max_fd + 1, &server_fd_set, NULL, NULL, &tv);  if(ret < 0)  {  perror("select 出错\n");  continue;  }  else if(ret == 0)  {  printf("select 超时\n");  continue;  }  else  {  //ret 为未状态发生变化的文件描述符的个数  if(FD_ISSET(STDIN_FILENO, &server_fd_set))  {  printf("发送消息：\n");  bzero(input_msg, BUFFER_SIZE);  fgets(input_msg, BUFFER_SIZE, stdin);  //输入“.quit"则退出服务器  if(strcmp(input_msg, QUIT_CMD) == 0)  {  exit(0);  }  for(int i = 0; i < CONCURRENT_MAX; i++)  {  if(client_fds[i] != 0)  {  printf("client_fds[%d]=%d\n", i, client_fds[i]);  send(client_fds[i], input_msg, BUFFER_SIZE, 0);  }  }  }  if(FD_ISSET(server_sock_fd, &server_fd_set))  {  //有新的连接请求  struct sockaddr_in client_address;  socklen_t address_len;  int client_sock_fd = accept(server_sock_fd, (struct sockaddr *)&client_address, &address_len);  printf("new connection client_sock_fd = %d\n", client_sock_fd);  if(client_sock_fd > 0)  {  int index = -1;  for(int i = 0; i < CONCURRENT_MAX; i++)  {  if(client_fds[i] == 0)  {  index = i;  client_fds[i] = client_sock_fd;  break;  }  }  if(index >= 0)  {  printf("新客户端(%d)加入成功 %s:%d\n", index, inet_ntoa(client_address.sin_addr), ntohs(client_address.sin_port));  }  else  {  bzero(input_msg, BUFFER_SIZE);  strcpy(input_msg, "服务器加入的客户端数达到最大值,无法加入!\n");  send(client_sock_fd, input_msg, BUFFER_SIZE, 0);  printf("客户端连接数达到最大值，新客户端加入失败 %s:%d\n", inet_ntoa(client_address.sin_addr), ntohs(client_address.sin_port));  }  }  }  for(int i =0; i < CONCURRENT_MAX; i++)  {  if(client_fds[i] !=0)  {  if(FD_ISSET(client_fds[i], &server_fd_set))  {  //处理某个客户端过来的消息  bzero(recv_msg, BUFFER_SIZE);  long byte_num = recv(client_fds[i], recv_msg, BUFFER_SIZE, 0);  if (byte_num > 0)  {  if(byte_num > BUFFER_SIZE)  {  byte_num = BUFFER_SIZE;  }  recv_msg[byte_num] = '\0';  printf("客户端(%d):%s\n", i, recv_msg);  }  else if(byte_num < 0)  {  printf("从客户端(%d)接受消息出错.\n", i);  }  else  {  FD_CLR(client_fds[i], &server_fd_set);  client_fds[i] = 0;  printf("客户端(%d)退出了\n", i);  }  }  }  }  }  }  return 0;
}

客户端代码：

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<netinet/in.h>
#include<sys/socket.h>
#include<arpa/inet.h>
#include<string.h>
#include<unistd.h>
#define BUFFER_SIZE 1024  int main(int argc, const char * argv[])
{  struct sockaddr_in server_addr;  server_addr.sin_family = AF_INET;  server_addr.sin_port = htons(11332);  server_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");  bzero(&(server_addr.sin_zero), 8);  int server_sock_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);  if(server_sock_fd == -1)  {  perror("socket error");  return 1;  }  char recv_msg[BUFFER_SIZE];  char input_msg[BUFFER_SIZE];  if(connect(server_sock_fd, (struct sockaddr *)&server_addr, sizeof(struct sockaddr_in)) == 0)  {  fd_set client_fd_set;  struct timeval tv;  while(1)  {  tv.tv_sec = 20;  tv.tv_usec = 0;  FD_ZERO(&client_fd_set);  FD_SET(STDIN_FILENO, &client_fd_set);  FD_SET(server_sock_fd, &client_fd_set);  select(server_sock_fd + 1, &client_fd_set, NULL, NULL, &tv);  if(FD_ISSET(STDIN_FILENO, &client_fd_set))  {  bzero(input_msg, BUFFER_SIZE);  fgets(input_msg, BUFFER_SIZE, stdin);  if(send(server_sock_fd, input_msg, BUFFER_SIZE, 0) == -1)  {  perror("发送消息出错!\n");  }  }  if(FD_ISSET(server_sock_fd, &client_fd_set))  {  bzero(recv_msg, BUFFER_SIZE);  long byte_num = recv(server_sock_fd, recv_msg, BUFFER_SIZE, 0);  if(byte_num > 0)  {  if(byte_num > BUFFER_SIZE)  {  byte_num = BUFFER_SIZE;  }  recv_msg[byte_num] = '\0';  printf("服务器:%s\n", recv_msg);  }  else if(byte_num < 0)  {  printf("接受消息出错!\n");  }  else  {  printf("服务器端退出!\n");  exit(0);  }  }  }  //}  }  return 0;
}

在linux下操作：

新建三个文件 server.cpp android_client.cpp web_clinet.cpp，一个服务器，两个客户端，客户端代码一样。将代码复制到对应文件。

开始编译：

g++ -o server server.cpp

g++ -o android_client android_client.cpp

g++ -o web_clinet web_clinet.cpp

运行：

./server

./android_client

./web_clinet

结果显示服务器加入两个客户端。

linux下socket编程实现一个服务器连接多个客户端相关推荐

linux下socket编程读写函数
linux下socket编程,实现服务器与客户端的通信之后,在同一个虚拟机上,打开两个shell,一个运行服务器程序,一个运行客户端程序,课相互发送数据. 如果使用的是recv接收函数,当关闭客户端或 ...
Linux下Socket编程
Linux下Socket编程网络的Socket数据传输是一种特殊的I/O,Socket也是一种文件描述符.Socket也具有一个类似于打开文件的函数调用Socket(),该函数返回一个整型的S ...
一文了解linux下socket编程
一文了解linux下socket编程文章目录一文了解linux下socket编程 1 网络编程的相关简述 1.1 引言 1.2 Tcp和Udp简介 1.3 TCP三次握手和四次挥手 1.4 网络编 ...
LINUX下Socket编程函数格式详解
你需要了解的一些系统调用: socket() bind() connect() listen() accept() send() recv() sendto() recvfrom() close() ...
[zz]Linux 下 socket 编程示例
本示例为 Client/Server 结构,通过代码演示 Client 如何建立连接,并向远程端发送数据:Server 端如何侦听系统连接请求,接收请求并建立连接,进而获取客户端发来的数据.代码虽短, ...
linux下socket编程中setsockopt的作用
如题所示,在linux进行socket编程的时候,一般而言,socket,bind,listen三步曲之后,就开始接收客户端请求,然后实现收发数据. 如下所示的代码,是没有setsockopt的情况: ...
C++服务器（一）：了解Linux下socket编程
最近想要用C++写个socket的服务器,用于日常的项目开发. 不过,我是新手,那就慢慢地学习一下吧. 首先,先写一段程序,用起来先. 感谢博文: Linux下 C++调用C 实现socket网络通讯 ...
【Linux】Linux 下socket 编程
TCP/IP协议叫做传输控制/网际协议,又叫网络通信协议 TCP/IP虽然叫传输控制协议(TCP)和网际协议(IP),但是实际上是一组协议,包含ICMP, RIP, TELENET, FTP, SMT ...
linux下socket编程和epoll的使用
这两天在学Linux下的网络编程,于是便看了些关于socket和epoll的资料. 首先介绍socket,socket编程我之前也接触过,不过是在windows下接触的.和windows不同的 ...

linux下socket编程实现一个服务器连接多个客户端

linux下socket编程实现一个服务器连接多个客户端相关推荐

最新文章

热门文章