unix网络编程（1）---客户端-服务器初版

我的认为《Unix网络编程》前4章能够好好看几遍，不用先着急编程。另外做者提供的源码封装过重，不如本身基于原始库函数编写客户端以及服务器，目前一些开源的项目也都是基于这些基础库函数的。

在了解了前四章的主要知识点后，好比socket、bind、connect、listen、accept等函数后，对网络编程有了必定的了解后，就能够参考第5章来写本身的客户端和服务器了。对于新手来讲这里比较抽象，并且不少地方绕来绕去容易绕晕，须要重复看屡次，再看后边的章节。

这篇文章我就从第5章开始，仿照书上的demo写一个能够直接在单机上运行的cli-ser程序。

 

如下是server的对应程序：server.c

 1 #include <unistd.h>
 2 #include <stdlib.h>
 3 #include <errno.h>
 4 
 5 #define MAXLINE 1024
 6 
 7 extern int errno;
 8 
 9 void str_echo(int);
10 
11 int main() {
12     int sockfd;
13     sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
14 
15     struct sockaddr_in servaddr, cliaddr;
16     bzero(&servaddr, sizeof(servaddr));
17     servaddr.sin_family = AF_INET;
18     servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
19     servaddr.sin_port = htons(7070);
20     bind(sockfd, (struct sockaddr *)&servaddr, sizeof(servaddr));
21     listen(sockfd, 1024);
22 
23     for (;;) {
24         int connfd, childPid;
25         socklen_t len = sizeof(cliaddr);
26         connfd = accept(sockfd, (struct sockaddr *)&cliaddr, &len);
27 
28         if ((childPid = fork()) == 0) {
29             close(sockfd);
30             printf("connected with client.\n");
31             str_echo(connfd);
32             exit(0);
33         }
34     }
35 
36     printf("server end!\n");
37     return 0;
38 }
39 
40 void str_echo(int sockfd) {
41     ssize_t n;
42     char buf[MAXLINE];
43 
44 again:
45 
46     while ((n = read(sockfd, buf, MAXLINE)) > 0) {
47         printf("n:%ld\n", n);
48         write(sockfd, buf, n);
49         bzero(buf, MAXLINE);
50 
51         if (n < 0 && errno == EINTR) {
52             goto again;
53         } else if (n < 0) {
54             printf("str_echo:read error\n");
55         }
56     }
57 }

编译：gcc server.c -o server

这里先列下常常用到的网络字段类型：

代码流程：

一、申请socket

服务器首先申请socket，socket相似于再Unix系统上打开一个文件，会返回一个文件标识号用来标识当前打开的文件。

socket须要引用<sys/socket.h>头文件

int socket(int family, int type, int protocol);

family：对应的是协议族，ipv4：AF_INET   ipv6:AF_INET6

type：套接字类型，tcp对应SOCKET_STREAM（数据流）

protocol：协议类型，这里咱们用0，内核会根据family和type选择默认的协议，对于family:AF_INET,type:SOCK_STREAM，默认的协议是tcp

二、端口绑定

通常服务器启动一个服务进程会开启某个端口的监听工做，因此通常的服务器进程须要绑定固定的端口号，也就是该进程对应的socket须要绑定到某一个端口号。对于多网卡的服务器，会对应多个ip，固然也能够绑定固定的ip，咱们这里不进行绑定 ，使用通配地址（ipv4：INADDR_ANY，ipv6：IN6ADDR_ANY_INIT），此处的端口或ip绑定用的函数是bind

#include <sys/socket.h>

int bind(int sockfd, const struct sockaddr *myaddr, socklen_t addrlen);

sockfd：监听套接字，对于服务器来讲，即调socket返回的套接字

myaddr：套接字结构体，咱们通常会先申请一个sockaddr_in结构的套接字，经过bzero函数(string.h的一个函数)进行结构体初始化为0，分别对family，ip，port填值，而后用sockaddr强制类型转化进行调用，具体的能够参考书中bind函数使用；

addrlen：为套接字结构体长度

三、套接字端口监听

目前已经在申请好的套接字上进行了监听ip及port的初始化，那么能够内核开始按照咱们初始化的信息进行监听了，即调用listen函数，内核会申请一个队列用于存放未完成链接以及已完成链接的套接字，以下图

映射到tcp的三次握手，以下图：

 

四、与客户端创建链接

下边咱们会进入一个无限循环，会一直处理client发来的tcp连接，accept为阻塞函数，若是没有客户端链接，这个函数会被阻塞，也就是程序会在这里中止，知道有client创建了tcp链接accept才返回，accept返回也就说明，此时已经创建好一条tcp链接通路，下边咱们的服务器会在这条通路上进行数据的发送与接收，至于接收后会怎么处理，以及返回客户端什么数据，就属于服务器本身的业务需求了。咱们这里会fork一个子进程进行这些逻辑的处理。为何要创建子进程呢？咱们的服务器进程是并发的服务器，若是accept后，进程开始处理业务逻辑，那么其余的client须要等待这条tcp完成逻辑处理后，才能进入下一次循环。因此咱们新建子进程专门用于逻辑的处理，至于父进程就专门负责accept，创建新的连接，这样多个client发起与服务器的tcp连接，服务器主进程能够一直循环accept创建链接，而后fork子进程进行后续处理，这样咱们就实现了简单的并发服务器，能够同时与多个client创建tcp链接。

#include <sys/socket.h>

int accept(int sockfd, struct sockaddr *cliaddr, socklen_t *addrlen); 

这里有一点须要注意，addrlen使用的是指针，这是因为addrlen的入参会被内核使用到，已提醒读取cliaddr的长度，另外，内核会写回cliaddr，这也防止内存溢出，而且写入多少这个数，内核还会写回addrlen，这里一个参数作了多个事情，因此用了值—参数这种指针传参。

 

#include <unistd.h>

pid_t fork(void);

建立子进程，对于父进程返回值为子进程的进程id，对于子进程返回0。

 

对于server中用到的read和write函数，参考Unix高级编程中的相关知识。

 

如下是client代码：client.c

 1 #include <sys/socket.h>
 2 #include <netinet/in.h>
 3 #include <stdio.h>
 4 #include <string.h>
 5 #include <arpa/inet.h>
 6 #include <unistd.h>
 7 #include <unistd.h>
 8 
 9 #define MAXLINE 1024
10 
11 void str_cli(FILE *, int);
12 
13 int main() {
14     int sockfd;
15     const char *ip = "127.0.0.1";
16     in_port_t port = 7070;
17 
18     int i = 0;
19     sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
20     struct sockaddr_in cliaddr;
21     bzero(&cliaddr, sizeof(cliaddr));
22     cliaddr.sin_family = AF_INET;
23     inet_aton(ip, &cliaddr.sin_addr);
24     cliaddr.sin_port = htons(port);
25 
26     int ret = connect(sockfd, (struct sockaddr *)&cliaddr, sizeof(cliaddr));
27     str_cli(stdin, sockfd);
28 
29     return 0;
30 }
31 
32 void str_cli(FILE *fp, int sockfd) {
33     char sendline[MAXLINE], recvline[MAXLINE];
34 
35     while (fgets(sendline, MAXLINE, fp) != NULL) {
36         write(sockfd, sendline, strlen(sendline));
37 
38         if (read(sockfd, recvline, MAXLINE) == 0) {
39             printf("server terminated prematurely\n");
40         }
41         fputs(recvline, stdout);
42         bzero(recvline, MAXLINE);
43     }
44 }

编译：gcc client.c -o client

客户端的流程：

一、创建套接字

二、发起tcp链接

#include <sys/socket.h>

int connect(int sockfd, const struct sockaddr *servaddr, socklen_t addrlen);

connect也是阻塞函数，tcp链接成功后返回0。

 

到这里咱们完成了一个超级简单的服务器-客户端程序的开发。以后咱们会对这个程序不断完善。

 

下文：

本篇中写的服务器，fork的子进程执行完直接调exit了，咱们知道子进程结束后可是父进程没有回收其对应的空间（进程号等），随着子进程的不停申请，但得不到释放，内核会内存泄露，也就是变成了僵尸进程。下一篇，咱们引入对子进程的空间释放解决这个问题。