UnixC的第十三天

回忆昨天内容
一、基于TCP的编程实现
模型

实现
服务器端 socket(2) bind(2) listen(2) accept(2)
客户端 socket connect
地址家族
   通用地址家族
   ipv4地址家族
   ipv6地址家族
将代码封装，头文件源文件多文件编译链接

今天内容：
一、基于TCP的实现
   一次连接，多次通话
   客户端和服务器端连接上以后，如果客户端不发送exit，就一直保持着连接。也就是说
客户端发送exit时终止和服务器端的连接。
二、并发服务器的实现
   使用多进程实现服务器的并发。
   进程模型一个父进程多个子进程
   父进程负责的任务：
       负责受理客户端的连接
       cfd=accept(2)
       创建子进程
       关闭cfd
       负责回收子进程的资源
   子进程负责的任务：
   负责具体的和客户端的沟通
   close(sfd)
   业务处理
   关闭(cfd)
   exit（3）

setsockopt（2）
三、基于udp的编程实现
   模型：
   服务器端
   1 创建一个通讯设备返回该设备的文件描述符(sfd) socket(2)
   2 将sfd绑定本地地址和端口 bind(2)
   while（1）{
       接收客户端的数据 recvfrom(2)
       处理客户端的数据
       响应客户端   sendto(2)
   }
   客户端模型
   1 创建一个通讯设备返回该设备的文件描述符(sfd)
   2 向服务器发送数据 sendto(2)
   3 阻塞等待服务器的响应消息 recvfrom(2)
   4 处理服务器响应
   5 关闭文件描述符 close(sfd)

recvfrom(2) sendto(2)

recvfrom(2)
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>

ssize_t recvfrom(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags,struct sockaddr *src_addr, socklen_t *addrlen);
   功能：从socket上接收一个消息
   参数：
       sockfd 指定socket 从这个socket上接收消息
       buf 存储接收到的结果的地址
       len 指定了buf的大小
       flags 0
       src_addr 存储消息的来源地址
       addrlen 值——结果参数 src_addr的尺寸
   返回值：成功返回接收到的字节数
       失败 -1 errno被设置

sendto(2)
ssize_t sendto(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags,
const struct sockaddr *dest_addr, socklen_t addrlen);

功能：在socket上发送一条消息
参数：
   sockfd 指定了文件描述符向这个文件描述符写数据
   buf 要写的数据的地址
   len   指定buf中的有效字节数
   flags 0
   dest_addr 存放目标地址
   addrlen 指定目标地址的大小
返回值：成功返回发送出去的字节数
   失败 -1 errno被设置

   服务器端参见 userver.c
   客户端参见 uclient.c
四、线程的基础
   进程进程是资源分配的基本单位。每个进程都有自己的pid PCB
   线程是执行的基本单位每个线程有自己的tid 也有自己的TCB

   一个进程中可以有多个线程进程中的线程共享进程的资源每个线程也有自己的私有资源
   线程间的通讯和切换比进程间的通讯和切换开销要小很多
   但是注意一个进程中多个线程争抢共享资源

   多个线程争抢的共享资源称作临界资源
   如何在一个进程中创建一个线程
   pthread_create(3)
   #include <pthread.h>

int pthread_create(pthread_t *thread, const pthread_attr_t *attr,
void *(*start_routine) (void *), void *arg);
   功能：创建一个新的线程
   参数：
       thread 新创建的线程的id存储到这个参数指定的地址空间里
       attr NULL 默认属性

       start_routine 线程函数
       arg 是线程函数的唯一参数
   返回值：成功0
       错误非0的错误码 thread未定义
   Compile and link with -pthread 编译和链接使用pthread库
   void *(*start_routine) (void *)

举例说明新线程的创建 pthread_c.c

获取自己的tid
pthread_self(3)
#include <pthread.h>

pthread_t pthread_self(void);

Compile and link with -pthread 编译和链接使用pthread库
   功能：获取当前线程的tid
   参数：无
   返回值：总是成功返回调用的线程的tid


五、线程的终止、汇合、分离

   1.线程的终止
       1）使用return结束线程函数不能使用exit(3)
       2）使用pthread_exit(3) 终止当前线程
       3）可以使用pthread_cancel(3)取消某一个线程
pthread_exit
   #include <pthread.h>

void pthread_exit(void *retval);

Compile and link with -pthread.
   功能：终止当前线程
   参数：
       retval 通过这个值传递给另外一个线程（同一进程中的线程，该线程调用了pthread_join(3)）
   返回值： void 不返回给调用者
pthread_cancel(3)
#include <pthread.h>

int pthread_cancel(pthread_t thread);

Compile and link with -pthread.
   功能：发送一个取消请求给线程，将其终止取消线程终止时终止状态标记为PTHREAD_CANCELED，按照int类型访问，输出为-1。代码参见day14，pthread_e.c
   参数：
   thread 目标线程的tid
   返回值：成功 0
       错误非0
pthread_detach（3）线程的分离
   #include <pthread.h>

int pthread_detach(pthread_t thread);

Compile and link with -pthread.
   功能：将线程标记为分离的线程，当其终止时，资源自动释放回系统
   参数：
   thread 指定要分离的线程tid
   返回值：成功返回0
       错误错误编号

t_net.h

#ifndef T_NET_H_
#define T_NET_H_#include<sys/socket.h>#include<sys/types.h>
#include<netinet/in.h>
#include<arpa/inet.h>typedef struct sockaddr SA;//通用地址typedef struct sockaddr_in SA4;//ipv4地址//完成socket bind(2)int s_bind(int domain,int type,in_port_t port);int no_accept(int fd);int h_accept(int fd);int t_listen(int domain,int type,in_port_t port,int backlog);
#endif

t_net.c

#include<t_stdio.h>
#include"t_net.h"int s_bind(int domain,int type,in_port_t port){SA4 serv;//具体ipv4地址//创建socket 返回该设备的文件描述符 int sfd=socket(domain,type,0);if(sfd==-1) E_MSG("socket",-1);//初始化服务器的ip地址和端口serv.sin_family=AF_INET;serv.sin_port=htons(port);serv.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY);//本地所有端口的ip地址//将sfd绑定到本地地址int b=bind(sfd,(SA *)&serv,sizeof(serv));if(b==-1) E_MSG("bind",-1);return sfd;
}int no_accept(int fd){//没有来电显示int cfd=accept(fd,NULL,NULL);if(cfd==-1) E_MSG("accept",-1);return cfd;
}
int h_accept(int fd){//有来电显示SA4 cli;char ip[32];socklen_t len;len=sizeof(SA4);int cfd=accept(fd,(SA *)&cli,&len);if(cfd==-1) E_MSG("accept",-1);printf("%s\n",inet_ntop(AF_INET,&cli.sin_addr,ip,32));return cfd;
}
int t_listen(int domain,int type,in_port_t port,int backlog){int fd=s_bind(domain,type,port);if(fd==-1) return -1;listen(fd,backlog);return fd;
}

doit.h

#ifndef DO_IT_H_
#define DO_IT_H_#include<unistd.h>#include<ctype.h>void do_main(int cfd);#endif

doit.c

#include"doit.h"void do_main(int fd){char buf[128];//从连接描述符里读取客户端发送来的数据到buf中int r=read(fd,buf,128);//处理客户端数据for(int i=0;i<r;i++)buf[i]=toupper(buf[i]);//响应客户端write(fd,buf,r);return;}

pthread_c.c

#include<pthread.h>
#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/types.h>
//线程执行函数
void *doit(void *arg){printf("%s,pid=%d\n",(char *)arg,getpid());    printf("tid:%lu\n",pthread_self());return NULL;
}
int main(void){pthread_t tid;//创建新的线程pthread_create(&tid,NULL,doit,"new");//这个时候，是几个线程在执行？//这两个线程是异步的，没有sleep就不确定谁先执行sleep(1);doit("main");    return 0;
}

userver.c

#include<t_net.h>
#include<t_stdio.h>
#include<ctype.h>
#include<unistd.h>
int main(){char buf[256];SA4 cli;socklen_t len;//socket bindint fd=s_bind(AF_INET,SOCK_DGRAM,4444);if(fd==-1) return -1;while(1){len=sizeof(SA4);//阻塞等待客户端请求的数据int rcv=recvfrom(fd,buf,256,0,(SA *)&cli,&len);if(rcv==-1) E_MSG("recvfrom",-1);//获取到客户端请求的数据，处理数据for(int i=0;i<rcv;i++)buf[i]=toupper(buf[i]);//将处理结果响应给客户端sendto(fd,buf,rcv,0,(SA *)&cli,sizeof(SA4));}close(fd);return 0;
}

uclient.c

#include<t_net.h>
#include<t_stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<string.h>
int main(int argc,char* argv[]){char *msg="hello beijing\n";SA4 serv;char buf[256];//创建socket设备 返回该设备的文件描述符int fd=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);if(fd==-1) E_MSG("socket",-1);//初始化servserv.sin_family=AF_INET;serv.sin_port=htons(4444);inet_pton(AF_INET,argv[1],&serv.sin_addr);//向服务器发送消息int s=sendto(fd,msg,strlen(msg),0,(SA *)&serv,sizeof(SA4));if(s==-1) E_MSG("sendto",-1);//阻塞等待服务器的响应int rcv=recvfrom(fd,buf,256,0,NULL,NULL);if(rcv==-1) E_MSG("recvfrom",-1);//处理响应的消息write(1,buf,rcv);//关闭fdclose(fd);return 0;
}

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