Linux下套接字详解（六）----基于pthread的多线程的TCP套接字（阻塞/同步/并发）
2024-05-06 16:57:21
上节我们实现了一个简单的多进程的服务器程序，这节，我们服务器的框架不做修改，只是将其修改为一个多线程的服务器程序。
直接上代码
server
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <strings.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>
#include <pthread.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 20extern int errno;/* 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 *//* 服务器将文件发送到客户端 */
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 *//* 处理子进程退出的信号处理函数 */
void SignalChild(int signo); /* 信号的标示信息 *//// 处理客户端的请求信息
void RaiseClientRequest(void *args);//int connFd, /* 客户端的连接套接字描述符, 用于发送和接收数据 *///struct sockaddr_in clientAddr); /* 客户端的信息, 用于显示一些客户端的信息 */typedef struct arg_type
{int connFd;struct sockaddr_in clientAddr;
} arg_type;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 *//************************************************************ 命名服务器的套接字, 进行BIND端口绑定***********************************************************/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 *//************************************************************ 开始监听服务器绑定的端口***********************************************************/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");}// SIGCHLD 进程Terminate或Stop的时候，SIGCHLD会发送给它的父进程。// 缺省情况下该Signal会被忽略signal(SIGCHLD, SignalChild); //子进程退出的信号处理while( 1 ){int connFd;struct sockaddr_in clientAddr;socklen_t length = sizeof(clientAddr);/* accept返回一个新的套接字与客户端进行通信 *//************************************************************ ACCEPT返回一个新的套接字与客户端进行通信***********************************************************/if((connFd = accept(socketFd, (struct sockaddr*)&clientAddr, &length)) < 0){printf("accept error, errno = %d...\n", errno);continue;}else{//// 这里填写服务器的处理代码//printf("\n\naccept connect from client %s\n",inet_ntoa(clientAddr.sin_addr));printf("获取到从客户端%s的连接...\n\n\n", inet_ntoa(clientAddr.sin_addr));pthread_t childThread;arg_type args = {connFd, clientAddr};/** 第一个参数为指向线程标识符的指针。* 第二个参数用来设置线程属性。* 第三个参数是线程运行函数的起始地址。* 最后一个参数是运行函数的参数。*/if(pthread_create(&childThread, NULL, RaiseClientRequest, &args) != 0){perror("pthread_create error...\n");break;}}}close(socketFd);
}/* 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));/// BUG 这里其实有问题/// 因为客户端将文件发送完毕后, 服务器是不知道的,/// 因此当客户端文件发送完毕后, 服务器会陷入一个死等的循环/// 这时一个问题, 但是不是我们代码的重点,/// 因为我们的代码, 只是用于学习套接字网络编程////// 这个BUG其实很好处理, 因此我们在网络传输的过程中/// 客户端与服务器通信的数据肯定有我们自己的格式或者规范/// 比如 [request/response HEAD + LENGTH + DATA]的格式/// 要不然连基本的UDP丢包 和 TCP粘包问题都解决不了/// 一般情况下, 我们与客户}/* 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 imformationchar 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("%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((count =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");}/// 处理客户端的请求信息
//void RaiseClientRequest(
// int connFd, /* 客户端的连接套接字描述符, 用于发送和接收数据 */
// struct sockaddr_in clientAddr) /* 客户端的信息, 用于显示一些客户端的信息 */
void RaiseClientRequest(void *args)
{arg_type *arg = (arg_type *)args;int connFd = arg->connFd;struct sockaddr_in clientAddr = arg->clientAddr;printf("\n\n\n下面将依次测试 接收数据 发送数据 存储文件 推送文件\n\n\n");int count;char buffer[BUFFER_SIZE];// 首先测试接收客户端发送来的数据printf("===========recv data===========\n");bzero(buffer, BUFFER_SIZE);if((count = recv(connFd, buffer, BUFFER_SIZE, 0)) < 0){printf("recv data error from %s error, errno = %d...\n", inet_ntoa(clientAddr.sin_addr), errno);printf("接收来自 %s 的数据错误, 错误码errno = %d....\n", inet_ntoa(clientAddr.sin_addr), errno);}else{printf("recv %d data : %s\n", count, buffer);printf("接收%d个数据 : %s\n", count, buffer);}printf("===========recv data===========\n\n\n");// 接着测试向客户端发送反馈数据printf("===========send data===========\n");bzero(buffer, BUFFER_SIZE);strcpy(buffer, "I am fine !");if((count = send(connFd, buffer, strlen(buffer) + 1, 0)) < 0){printf("send data[%s] error[errno = %d]...\n", buffer, errno);printf("发送数据[%s] 失败[错误码 = %d]...\n", buffer, errno);}else{printf("send data[%s] success...\n", buffer);printf("发送数据[%s]成功...\n", buffer);}printf("===========send data===========\n\n\n");// 首先测试接收客户端发送来的数据printf("===========pull file============\n");TcpServerPullFile(connFd, clientAddr, "./sdata/"); /* 将客户端发送来的文件存储在./sdata目录下 */printf("===========pull file============\n");// 首先测试接收客户端发送来的数据//printf("===========pull file============\n");//TcpServerPushFile(connFd, clientAddr, "./sdata/spush"); /* 将客户端发送来的文件存储在./sdata目录下 *///printf("===========pull file============\n");}// 处理子进程退出的信号处理函数
void SignalChild(int signo) //父进程对子进程结束的信号处理
{pid_t pid;int stat;// SIGCHLD 20,17,18 B 子进程结束信号printf("get a signal %d\n", signo);while((pid = waitpid(-1, &stat, WNOHANG)) > 0){printf("child %d terminated\n", pid);printf("子进程%d终止\n", pid);}return ;
}client
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <strings.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
#define MAX_FILENAME_SIZE 256
#define IP_SIZE 20#define BUFFER_SIZE 4096extern int errno;// 客户端进行的处理逻辑
void RaiseServerResponse(int socketFd);/* 从服务器上下载文件 */
void TcpClientPullFile(int socketFd, char *filePath);/* 客户端将文件上传到服务器上 */
void TcpClientPushFile(int socketFd, char *filePath);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***********************************************************/RaiseServerResponse(socketFd);for(;;);// 关闭套接字的文件描述符close(socketFd);return EXIT_SUCCESS;
}/* 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));if((count = send(socketFd, buffer, BUFFER_SIZE, 0)) < 0){perror("Send file information");exit(1);}printf("客户端待上传待文件名[%s]..\n", filename);/* 打开文件流 */if((stream = fopen(filePath, "r")) == NULL){printf("Can't open the file [%s], errno = %d\n", filePath, errno);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");}/// BUG 这里其实有问题/// 因为客户端将文件发送完毕后, 服务器是不知道的,/// 因此当客户端文件发送完毕后, 服务器会陷入一个死等的循环/// 这时一个问题, 但是不是我们代码的重点,/// 因为我们的代码, 只是用于学习套接字网络编程////// 这个BUG其实很好处理, 因此我们在网络传输的过程中/// 客户端与服务器通信的数据肯定有我们自己的格式或者规范/// 比如 [request/response HEAD + LENGTH + DATA]的格式/// 要不然连基本的UDP丢包 和 TCP粘包问题都解决不了/// 一般情况下, 我们与客户/* 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 */if((count = recv(socketFd, buff, BUFFER_SIZE, 0)) < 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 */}// 客户端进行的处理逻辑
void RaiseServerResponse(int socketFd)
{char buffer[BUFFER_SIZE]; /* 数据缓冲区 */int count; /* 接受或者发送的数据大小 */printf("\n\n\n下面将依次测试 发送数据 接收数据 上传文件 下载文件\n\n\n");// 发送数据流printf("===========send data===========\n");bzero(buffer, BUFFER_SIZE);strcpy(buffer, "How are you ?");if((count = send(socketFd, buffer, strlen(buffer) + 1, 0)) < 0){printf("send data[%s] error[errno = %d]...\n", buffer, errno);printf("发送数据[%s] 失败[错误码 = %d]...\n", buffer, errno);}else{printf("send data[%s] success...\n", buffer);printf("发送数据[%s]成功...\n", buffer);}printf("===========send data===========\n\n\n");// 接受数据流printf("===========recv data===========\n");bzero(buffer, BUFFER_SIZE);if((count = recv(socketFd, buffer, BUFFER_SIZE, 0)) < 0){printf("recv data error[errno = %d]...\n", errno);printf("接收数据失败[错误码 = %d]...\n", errno);}else{printf("recv %d data : %s\n", count, buffer);printf("接收%d个数据 : %s\n", count, buffer);}printf("===========recv data===========\n\n\n");// 上传文件到服务器printf("===========push file===========\n");TcpClientPushFile(socketFd, "./cdata/cpush");printf("===========push file===========\n\n\n");// 上传文件到服务器//printf("===========push file===========\n");//TcpClientPullFile(socketFd, "./cdata/");//printf("===========push file===========\n\n\n");//close(socketFd);}运行
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