Linux下套接字详解（四）----简单的TCP套接字应用（迭代型）

前面我们已经将了TCP/UDP的基本知识，还说了并发服务器与迭代服务器的区别，我们大致了解大多数TCP服务器是并发的，大多数UDP服务器是迭代的 ，即我们在进行数据传送的时候，往往使用服务器与客户但之间无连接的UDP报文，但是在用户需要上传下载文件时，就会在客户端和服务器之间建立一条TCP连接，进行文件的传送
那么我们下面就来实现一个简单的TCP服务器。

TCP套接字编程模型图

我们首先看一下TCP客户端与服务端的编程模型和流程。
此模型不仅适合迭代服务器，也适合并发服务器，不管服务器是并发的还是迭代的，两者实现流程类似，只不过并发服务器接收客户请求(accept)后会fork子进程，由子进程处理客户端的请求，而迭代服务器则会一直处理客户端的请求直至请求结束，因此在这期间不会再响应其他客户端的请求。

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);

}

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);

}

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：http://blog.csdn.net/gatieme/article/details/46357249

时间： 2025-01-20 23:35:24

Linux下套接字详解（四）----简单的TCP套接字应用（迭代型）

TCP套接字编程模型图

TCP编程流程说明

异常机制

简单的TCP套接字应用程序

TCP服务器

TCP客户端

运行情况

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