《UNIX网络编程》TCP网络编程基础(2)

来源：互联网发布：润桐数据编辑：程序博客网时间：2024/05/22 03:37

在上一篇中，我们编写了一个简单的TCP服务器/客户端程序，初步探讨了一些问题，本文将进一步优化该程序，使我们的程序更加健壮。

问题提出

我们的服务器阻塞于accept时，如果被信号中断了，将会返回一个错误，有些内核会自动重启被中断的系统调用，但为了可移植性，我们必须对慢系统调用返回EINTR有所准备。
服务器关闭后，客户端由于阻塞在read上，不能及时收到服务器关闭的通知.
close存在两点限制（代码注释中将详细说明）

改进后的版本

/* * tcp_server.c */#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <strings.h>#include <sys/types.h>#include <sys/socket.h>#include <unistd.h>#include <linux/in.h>#include <string.h>#include <signal.h>#include <errno.h>#define PORT 8888#define LISTENQ 2#define BUFSIZE 1024typedef void (*sighandler_t)(int);/*向信号signum注册一个void (*sighandler_t)(int)类型 *的函数，函数句柄为handler *使用typedef简化 */sighandler_t signal(int signum, sighandler_t handler);/*处理子进程的终止信号，防止僵死进程*/void sig_chld(int sign);int main (int argc, char **argv){    struct sockaddr_in  cliaddr, servaddr;    int             listenfd, connfd;    pid_t           childpid;    socklen_t       clilen;    signal(SIGCHLD, sig_chld);      if ( (listenfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) < 0)  //监听套接字    {        printf("socket error\n");        return -1;    }    bzero(&servaddr, sizeof(servaddr)); //清零    servaddr.sin_family = AF_INET;    /*地址和端口都要转成网络字节序*/    servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);   //本地地址    servaddr.sin_port = htons(PORT);    /*绑定地址结构到套接字描述符*/    if (bind(listenfd, (struct sockaddr *) &servaddr, sizeof(servaddr)) < 0)    {        printf("bind error\n");        return -1;    }    /*监听, LISTENQ为监听队列的长度*/    if (listen(listenfd, LISTENQ) < 0)    {        printf("listen error\n");        return -1;    }    /*主循环*/    for( ; ; )    {        clilen = sizeof(cliaddr);        /*接收客户端连接*/        if ( (connfd = accept(listenfd, (struct sockaddr*) &cliaddr, &clilen)) < 0 )        {            /*accept属于慢系统调用，即它可能永远阻塞；             *比如，如果没有客户连接到服务器上，那accept将不会返回。             *当阻塞于某个慢系统调用的进程捕捉了某个信号，             *且相应信号处理函数返回时，该系统调用可能返回一个EINTR错误。             *在这里，我们重启被中断的系统调用。             */            if (errno == EINTR)                continue;            else            {                printf("accept error\n");                return -1;            }        }        /*fork子进程来处理请求*/        if ( (childpid = fork()) == 0 )        {            close(listenfd);    //子进程关闭监听套接字            process_conn_server(connfd);            exit(0);        }        close(connfd);  //父进程关闭连接套接字    }}void sig_chld(int sign){    pid_t   pid;    int     stat;    /*注意信号是不排队的，使用wait的话，同时多个信号只处理一个.     *使用waitpid来取得所有已终止子进程的状态;     *指定WNOHANG，告诉waitpid在有未终止的子进程运行时不要阻塞;     *不能在循环中调用wait，因为它会阻塞.     */    while ((pid = waitpid(-1, &stat, WNOHANG)) > 0)        printf("child %d terminated\n", pid);    return;}

/* * tcp_client.c */#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <strings.h>#include <sys/types.h>#include <sys/socket.h>#include <unistd.h>#include <linux/in.h>#include <string.h>#include <signal.h>#define PORT 8888#define BUFSIZE 1024typedef void (*sighandler_t)(int);sighandler_t signal(int signum, sighandler_t handler);void sig_pipe(int sign);int main (int argc, char **argv){    struct sockaddr_in  servaddr;    int             clifd;    signal(SIGPIPE, sig_pipe);      if (argc != 2)    {        printf("usage: client server_addr\n");        exit(1);    }    /*设置服务器地址*/    bzero(&servaddr, sizeof(servaddr)); //清零    servaddr.sin_family = AF_INET;    servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);   //本地地址    servaddr.sin_port = htons(PORT);    if ((clifd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) < 0)    {        printf("socket error\n");        return -1;    }    /* 将用户输入的字符串类型的IP地址转为整型,     * p: presentation 表达格式 ASCII串     * n: numeric 数值格式 二进制     * 第二个参数为字符串指针， 第三个参数为指向结构struct in_addr的指针     */    inet_pton(AF_INET, argv[1], &servaddr.sin_addr);    if (connect(clifd, (struct sockaddr*) &servaddr, sizeof(struct sockaddr)) < 0)    {        printf("connect error\n");        return -1;    }    process_conn_client(clifd);    close(clifd);}/*当服务器一端关闭时，客户端如果继续向服务器发送数据，将会 *收到一个SIGPIPE信号，我们在这里捕捉该信号. */void sig_pipe(int sign){    printf("Catch a SIGPIPE signal\n");}

/* * tcp_process.c */#include <sys/types.h>#include <sys/socket.h>#include <stdio.h>#define max(a,b) a>b?a:bvoid process_conn_server(int fd){    ssize_t     size = 0;    char        buffer[1024];    for (;;)    {        size = read(fd, buffer, 1024);        if (size == 0)            return ;        sprintf(buffer, "%d bytes altogether\n", size);        write(fd, buffer, strlen(buffer)+1);    }}/*上一版的问题：服务器关闭后，客户端由于阻塞在read上， *不能及时收到服务器关闭的通知. *本版本改为阻塞于select调用，等待标准输入可读或者套接字可读. *套接字上的三个处理条件： *1.对端发送数据，套接字可读，read返回大于0的值； *2.对端发送FIN(对端进程终止)，套接字可读，read返回0(EOF); *3.对端发送RST(对端主机崩溃并重启)，套接字可读，read返回-1， *  errno中含有确切的错误码. * *本版本使用shutdown主要原因如下： *1.close在描述符引用计数为0时才关闭套接字， *  而shutdown立即激发TCP的正常连接终止序列. *2.close终止读写两个方向的数据传送。有时我们需要告知对端 *  我们已经完成了数据发送，即使对端仍有数据要发送给我们. *  这时可以使用shutdown实现半关闭. */void process_conn_client(int fd){    ssize_t     size = 0;    char        buffer[1024];    int         maxfdp, stdineof;    fd_set      rset;    stdineof = 0;       //用来标识标准输入的结束    FD_ZERO(&rset);    for (;;)    {        if (stdineof == 0)              //标识为0才select标准输入的可读性            FD_SET(0, &rset);        FD_SET(fd, &rset);              //套接字        maxfdp = max(0, fd) + 1;        select(maxfdp, &rset, NULL, NULL, NULL);        if (FD_ISSET(fd, &rset))        //套接字可读        {            if ( (size = read(fd, buffer, 1024)) == 0 ) //从服务器读数据            {                if (stdineof == 1)                    return;             //正常结束                else                {                    printf("server terminated prematurely\n");                    return;                }            }            write(1, buffer, size); //输出到标准输出        }        if (FD_ISSET(0, &rset))         //标准输入可读        {            /*从标准输入读数据*/            if ( (size = read(0, buffer, 1024)) == 0 )            {                //读到EOF, 调用shutdown来发送FIN                stdineof = 1;                shutdown(fd, SHUT_WR);                FD_CLR(0, &rset);                continue;               //继续循环，此时可以接收数据，不可发送数据            }            write(fd, buffer, size);    //写数据给服务器        }    }}

一些其他需要考虑的问题

服务器主机崩溃，此时如果客户端向主机发送数据，将得不到响应，在不断重传到最后不得不放弃之后才得到错误消息（比如9分钟）。
解决方案：设置超时， or 使用SO_KEEPALIVE套接字选项。
accept返回前连接中止。假设已经完成三次握手，客户TCP却发送了一个RST，在服务器端看了，就在该连接已由TCP排队，等着服务器进程调用accept时RST到达。稍后，服务器进程调用accept。
服务器主机崩溃后重启。

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