tcp_server的实现

下面是单进程版本，具体问题在代码中标注。

#include<stdio.h>#include<netinet/in.h>#include<arpa/inet.h>#include<stdlib.h>#include<string.h>static void usage(const char *proc){    printf("%s [local_ip] [local_port]\n", proc);}int startup(const char *_ip, int _port){    int sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);  //分配一个套接字    if (sock<0) {        perror("socket");        exit(2);    }    struct sockaddr_in local;   //定义IPv4协议地址且初始化，用来绑定给套接字    local.sin_family = AF_INET;    local.sin_port = htons(_port);    local.sin_addr.s_addr = inet_addr(_ip);    //系统调用bind()，进行绑定，将套接字与TCP服务端地址绑定    if (bind(sock, (struct sockaddr*)&local, sizeof(local))<0) {        perror("bind");        exit(3);    }    //监听这个套接字，即监听指定端口，第二个参数是socket可以排队的最大连接个数    if (listen(sock, 5)<0) {        perror("listen");        exit(4);    }    return sock;  }//argc:参数个数  argv[]:指针数组，指向各个参数（字符串）//./server 127.0.0.1 8080int main(int argc, char *argv[]){    if (argc != 3) {        usage(argv[0]);        return 1;    }    struct sockaddr_in client; //定义套接字地址    socklen_t len = sizeof(client);    //封装startup函数，参数IP地址和端口号，返回监听套接字    int listen_sock = startup(argv[1], atoi(argv[2]));    while (1) {        //系统调用accept，他提取出监听套接字的等待队列中第一连接请求，创建一个新的套接字，并返回该套接字的文件描述符。新建立的套接字不在监听状态，原来所监听的套接字也不受该系统调用的影响。第二个参数是泛型的，需要强转。        int new_fd = accept(listen_sock, (struct sockaddr*)&client, &len);         if (new_fd<0) {            perror("accept");            continue;        }        printf("get a new client. %s:%d\n", inet_ntoa(client.sin_addr), \            ntohs(client.sin_port));        while (1)        {            char buf[1024];            ssize_t s = read(new_fd, buf, sizeof(buf) - 1); //读取新套接字的内容放到buf中            if (s>0) {                buf[s] = 0;                printf("client: %s\n", buf);                write(new_fd, buf, strlen(buf)); //回显            }            else {                printf("read done..., break\n");                break;            }        }    }}

#include<stdio.h>#include<sys/socket.h>#include<netinet/in.h>#include<arpa/inet.h>#include<stdlib.h>#include<string.h>static void usage(const char *proc){    printf("%s [server_ip] [server_port]\n", proc);}int main(int argc, char *argv[]){    if (argc != 3) {        usage(argv[0]);        return 1;    }    int sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);    if (sock<0) {        perror("socket");        return 2;    }    struct sockaddr_in remote;   //定义IPv4协议地址，初始化为服务端地址    remote.sin_family = AF_INET;    remote.sin_port = htons(atoi(argv[2]));    remote.sin_addr.s_addr = inet_addr(argv[1]);    //系统调用connect()，第一个参数是客户端socket套接字，第二个参数是服务端socket地址，系统自动分配端口，建立与TCP服务端的连接    if (connect(sock, (struct sockaddr*)&remote, sizeof(remote))<0) {        perror("connect");        return 2;    }    while (1) {        char buf[1024];        printf("please Entet# ");        fflush(stdout);        ssize_t s = read(0, buf, sizeof(buf) - 1); //读取标准输入（键盘）的内容到buf。        if (s>0) {            buf[s - 1] = 0;            write(sock, buf, strlen(buf)); //将buf内容写到sock套接字            ssize_t _s = read(sock, buf, sizeof(buf) - 1); //读取服务端的响应。            if (_s>0) {                buf[_s] = 0;                printf("server echo# %s\n", buf);            }            else            {                printf("server quit!!!\n");                break;            }        }    }}

多进程版tcp_server（部分代码）

pid_t id = fork();if(id < 0)    {       perror("fork");       close(new_fd);    }else if(id == 0)    {      //child       close(listen_sock);  //关闭监听套接字，      if(fork() > 0)   //子进程（1）生成子进程（2）       {            exit(0);  //子进程（1）退出，其子进程（2）执行下面代码，这样子进程和父进程是爷孙进程，子进程成为孤儿进程，与父进程无关，各自执行，毫无关系。       }       while(1)       {            char buf[1024];            ssize_t s = read(new_fd,buf,sizeof(buf)-1);            if(s > 0)            {                buf[s] = 0;                printf("client:%s\n",buf);                write(new_fd,buf,strlen(buf));            }            else            {                printf("read done ...\n");                break;            }        }        close(new_fd); //服务器不退出，所以需要手动关闭文件描述符    }else    {        //father        close(new_fd);  //关闭文件描述符，父进程循环继续    }

多线程版tcp_server

#include<stdio.h>#include<netinet/in.h>#include<arpa/inet.h>#include<stdlib.h>#include<string.h>#include<pthread.h>static void usage(const char *proc){        printf("%s [local_ip] [local_port]\n",proc);}int startup(const char *_ip,int _port){        int sock=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);        if(sock<0){           perror("socket");           exit(2);        }        struct sockaddr_in local;        local.sin_family=AF_INET;        local.sin_port=htons(_port);        local.sin_addr.s_addr=inet_addr(_ip);        if(bind(sock,(struct sockaddr*)&local,sizeof(local))<0){            perror("bind");            exit(3);             }        if(listen(sock,5)<0){            perror("listen");            exit(4);            }        return sock;}void* handle(void* arg){    int new_fd = (int)arg;    while(1)    {        char buf[1024];        ssize_t s = read(new_fd,buf,sizeof(buf)-1);        if(s > 0)        {            buf[s] = 0;            printf("client:%s\n",buf);            write(new_fd,buf,sizeof(buf)-1);        }        else        {            printf("read done...\n");            break;        }    }}int main(int argc,char *argv[]){        if(argc!=3)        {            usage(argv[0]);            return 1;        }        struct sockaddr_in client;        socklen_t len=sizeof(client);        int listen_sock=startup(argv[1],atoi(argv[2]));        while(1)        {            int new_fd=accept(listen_sock,(struct sockaddr*)&client,&len);            if(new_fd<0)            {                perror("accept");                continue;            }            printf("get a new client. %s:%d\n",inet_ntoa(client.sin_addr),\                    ntohs(client.sin_port));            pthread_t id;            pthread_create(&id,NULL,handle,(void*)new_fd);            pthread_detach(id);        }}

上面实现了三个版本的tcp_server,但是都存有一个问题，服务器中断后，不能马上启动。显示接口被占用，如下图：

原因是：虽然服务端应用程序终止了，但是TCP协议层的连接并没有完全断开，因此不能监听同样的server端口。client终止时，自动关闭socket描述符，TCP协议规定，主动关闭连接的一方要处于TIME_WAIT状态，等待两个MSL的时间后才能回到CLOSED状态，因为我们先终止了server，所以在TIME_WAIT期间不能再次监听同样的server端口。显然这是不合理的，这里完全断开是指conn_fd没有完全断开，而我们重新监听的是listen_fd,虽然占用同一个端口，但是IP地址不同，conn_fd 对应客户端的IP地址，listen_fd对应服务端地址。
解决方法：使用setsockopt()设置socket描述符的选项SO_REUSEADDR为1,表示允许创建端口号相同但IP不同的多个socket描述符。所以只需在server代码中的socket()和bind()调用之间插入下面代码：

int opt = 1;setsockopt(sock,SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,&opt,sizeof(opt));