Linux C编程连载(4)-基于TCP/IP的文件传输系统

【更新】

2012-08-15，改进Makefile

2012-08-07，补充Makefile

【设计目的】

通过Linux C编程，设计一个基于TCP/IP的文件传输系统，实现网络文件的收发。

【设计环境】

VMware WorkStation 6.0.2+Fedora 10

【设计方案】

（1）文件读写

任意文件都可以二进制的方式进行读写，为了实现任意文件类型的传输，在读写文件的过程中，必须采用二进制的读写方式。

（2）传输协议

       为了保证数据的正确性，文件传输需要采用一种可靠的传输协议。UDP协议实现比较简单，但UDP面向无连接，传输过程中，会出现丢包的情况，导致数据发送失败。故采用面向连接的TCP/IP协议，防止传输过程中的数据丢失的情况。

（3）大文件的传输

对于比较大的文件，应该进行分包操作，以防止占用过多的内存，导致文件发送失败。

【设计流程】

如图1所示，服务器程序作为文件的发送方。首先，服务器端输入要发送的文件。然后，创建一个流式套接字(SOCK_STREAM)，进行绑定。绑定成功后，执行监听，当有客户发送连接请求，执行Accept()，接收来自客户端的请求。

连接建立后，首先服务器向客服端发送的文件的文件名及扩展名等信息。信息发送完毕，服务器方将待发送的数据读入缓冲区，通过套接字将数据发送出去。发送完成后退出，并显示发送完成的信息。

 

图1 服务器流程图

       如图2所示，客户端程序完成文件的接收操作。首先，创建一个流式套接字。套接字创建成功后，对该套接字进行绑定。绑定成功后，向服务器方发送连接请求。连接成功后，首先，接收服务器发送的文件信息。接收成功后，开始数据的接收。文件接收完毕，显示文件已接收完成。

 

图2 客户端流程图

【设计测试】

为了验证设计的正确性，在Fedora 10平台上对可执行文件进行了回环测试。测试了.txt，.doc，.jpg，.pdf四种类型的文件，测试源文件如图3所示。

 

图3 测试源文件

（1）.txt文件测试

       如图4所示，服务器端执行./fileserver命令，程序提示输入需要发送的文件。输入1.txt，此时服务器进入监听状态，等待客户端的连接。

       在客户端执行./fileclient 127.0.0.1，建立连接。此时，服务器端开始发送文件。并显示读取的文件大小为50 Bytes，小于缓冲区(4096 Bytes)大小，发送一次就可以了，不需要分包操作。发送完成，服务器端显示发送完成，客户端显示接收到来至服务器的文件。

 

图4 .txt文件测试

（2）.doc文件测试

       如图5所示，服务器端执行./fileserver命令，程序提示输入需要发送的文件。输入test.doc，此时服务器进入监听状态，等待客户端的连接。

       在客户端执行./fileclient 127.0.0.1，建立连接。此时，服务器端开始发送文件。并显示读取的文件大小为19.5 KByte，大于缓冲区(4096 Bytes)大小，需要分包发送，图示进行了5次分包，前4次包的大小为4096 Bytes，最后一次为3584 Bytes。发送完成，服务器端显示发送完成，客户端显示接收到来至服务器的文件。

 

图5 .doc文件测试

（3）.pdf文件测试

       如图6所示，服务器端执行./fileserver命令，程序提示输入需要发送的文件。输入test.pdf，此时服务器进入监听状态，等待客户端的连接。

       在客户端执行./fileclient 127.0.0.1，建立连接。此时，服务器端开始发送文件。并显示读取的文件大小为23.8 KByte，大于缓冲区(4096 Bytes)大小，需要分包发送，图示进行了6次分包，前5次包的大小为4096 Bytes，最后一次为3993 Bytes。发送完成，服务器端显示发送完成，客户端显示接收到来至服务器的文件。

 

图6 .pdf文件测试

（4）.jpg文件测试

       如图7所示，服务器端执行./fileserver命令，程序提示输入需要发送的文件。输入test.jpg，此时服务器进入监听状态，等待客户端的连接。

       在客户端执行./fileclient 127.0.0.1，建立连接。此时，服务器端开始发送文件。并显示读取的文件大小为7.11 KByte，大于缓冲区(4096 Bytes)大小，需要分包发送，图示进行了2次分包，第1次包的大小为4096 Bytes，第2次为3189 Bytes。发送完成，服务器端显示发送完成，客户端显示接收到来至服务器的文件。

 

图7 .jpg文件测试

接收到的文件如图8所示，实验证实文件接收准确无误，没有发生丢包的情况，由于采取了分包的操作，能够传送较大的文件。

 

图8 接收文件夹

【结论】

实验证实，该网络文件系统由于采用二进制读写方式，从而能发送任意类型的文件。由于采用了分包操作，能发送比较大的文件。采用TCP/IP协议进行传输，从而保证了文件传输的可靠性。

 

【代码清单】

common.h

#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <unistd.h>#include <string.h>#include <sys/types.h>#include <sys/stat.h>#include <sys/socket.h>#include <netinet/in.h>#define PORT 6000#define LISTENQ 20#define BUFFSIZE 4096#define FILE_NAME_MAX_SIZE 512

fileclient.c

#include "common.h"int main(int argc, char **argv[]){int clientfd;if(argc!=2){fprintf(stderr,"Usage:./fileclient <IP_Address>\n");exit(1);}struct sockaddr_in clientaddr;bzero(&clientaddr,sizeof(clientaddr));clientaddr.sin_family=AF_INET;clientaddr.sin_addr.s_addr=htons(INADDR_ANY);clientaddr.sin_port=htons(0);clientfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);if(clientfd<0){perror("socket");exit(1);}if(bind(clientfd,(struct sockaddr*)&clientaddr,sizeof(clientaddr))<0){perror("bind");exit(1);}struct sockaddr_in svraddr;bzero(&svraddr,sizeof(svraddr));if(inet_aton(argv[1],&svraddr.sin_addr)==0){perror("inet_aton");exit(1);}svraddr.sin_family=AF_INET;svraddr.sin_port=htons(PORT);socklen_t svraddrlen=sizeof(svraddr);if(connect(clientfd,(struct sockaddr*)&svraddr,svraddrlen)<0){perror("connect");exit(1);}//recv file imformationchar buff[BUFFSIZE];char filename[FILE_NAME_MAX_SIZE];int count;bzero(buff,BUFFSIZE);count=recv(clientfd,buff,BUFFSIZE,0);if(count<0){perror("recv");exit(1);}strncpy(filename,buff,strlen(buff)>FILE_NAME_MAX_SIZE?FILE_NAME_MAX_SIZE:strlen(buff));printf("Preparing recv file : %s from %s \n",filename,argv[1]);//recv fileFILE *fd=fopen(filename,"wb+");if(NULL==fd){perror("open");exit(1);}bzero(buff,BUFFSIZE);int length=0;while(length=recv(clientfd,buff,BUFFSIZE,0)){if(length<0){perror("recv");exit(1);}int writelen=fwrite(buff,sizeof(char),length,fd);if(writelen<length){perror("write");exit(1);}bzero(buff,BUFFSIZE);}printf("Receieved file:%s from %s finished!\n",filename,argv[1]);fclose(fd);close(clientfd);return 0;}

fileserver.c

#include "common.h"int main(int argc, char **argv[]){//Input the file namechar filename[FILE_NAME_MAX_SIZE];bzero(filename,FILE_NAME_MAX_SIZE);printf("Please input the file name you wana to send:");scanf("%s",&filename);getchar();//Create socketint sockfd,connfd;struct sockaddr_in svraddr,clientaddr;bzero(&svraddr,sizeof(svraddr));svraddr.sin_family=AF_INET;svraddr.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY);svraddr.sin_port=htons(PORT);sockfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);if(sockfd<0){perror("socket");exit(1);}//bindif(bind(sockfd,(struct sockaddr*)&svraddr,sizeof(svraddr))<0){perror("bind");exit(1);}//listenif(listen(sockfd,LISTENQ)<0){perror("listen");exit(1);}while(1){socklen_t length=sizeof(clientaddr);//acceptconnfd=accept(sockfd,(struct sockaddr*)&clientaddr,&length);if(connfd<0){perror("connect");exit(1);}//send file imformationchar buff[BUFFSIZE];int count;bzero(buff,BUFFSIZE);strncpy(buff,filename,strlen(filename)>FILE_NAME_MAX_SIZE?FILE_NAME_MAX_SIZE:strlen(filename));count=send(connfd,buff,BUFFSIZE,0);if(count<0){perror("Send file information");exit(1);}//read file FILE *fd=fopen(filename,"rb");if(fd==NULL){printf("File :%s not found!\n",filename);}else {bzero(buff,BUFFSIZE);int file_block_length=0;while((file_block_length=fread(buff,sizeof(char),BUFFSIZE,fd))>0){printf("file_block_length:%d\n",file_block_length);if(send(connfd,buff,file_block_length,0)<0){perror("Send");exit(1);}bzero(buff,BUFFSIZE);}fclose(fd);printf("Transfer file finished !\n");}close(connfd);}close(sockfd);return 0;}

 

 

【更新】2012-08-08

Makefile

PROGS = fileserver fileclientall:$(PROGS).PHONY:allfileserver:        gcc -g fileserver.c common.h -o fileserverfileclient:        gcc -g fileclient.c common.h -o fileclientclean:        rm $(PROGS)distclean:        rm *~ $(PROGS)

【改进版本 2012-08-15】

PROGS = fileserver fileclienttemp = $(wildcard *~)all:$(PROGS).PHONY:allfileserver:        gcc -g fileserver.c common.h -o fileserverfileclient:        gcc -g fileclient.c common.h -o fileclientclean:        rm $(temp) $(PROGS)

或

SOURCE=$(wildcard *.c)PROGS=$(patsubst %.c,%,$(SOURCE))all:$(PROGS)clean:        rm $(PROGS)distclean:        rm *~ $(PROGS)                      

 

【改进版本 2012-08-15】

SOURCE=$(wildcard *.c)PROGS=$(patsubst %.c,%,$(SOURCE))temp = $(wildcard *~)all:$(PROGS)clean:        rm $(temp) $(PROGS)

*晦涩难懂，不推荐。

*改进后的Makefile版本，可自适应的删除临时文件：若临时文件存在，则删除临时文件；若临时文件不存在，则不执行删除临时文件。

 

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