預期實作

測驗平臺 Ubuntu 4.2.0-27-generic
實作回聲服務器的客戶端/服務器程式，客戶端通過網路連接到服務器，并發送任意一串英文資訊，服務器端接收資訊后，將每個字符轉換為大寫并回送給客戶端顯示，
服務器端運行server等待客戶端連接

客戶端運行client連接上服務器端并發送 “this is s test”

服務器端回應客戶端，把客戶端ip地址，埠號，發送的字串長度打*印出來，并將"this is a test"轉為"THIS IS A TEST"發給客戶端 后結束通信

客戶端收到服務器端發送的 “THIS IS A TEST” 通信結束

通信流程圖解

相關API

服務器端

socket

#include <sys/types.h> /* See NOTES */
#include <sys/socket.h>
int socket(int domain, int type, int protocol);
第一個引數 domian，選擇ip地址型別:
AF_INET 這是大多數用來產生socket的協議，使用TCP或UDP來傳輸，用IPv4的地址
AF_INET6 與上面類似，不過是來用IPv6的地址
AF_UNIX 本地協議，使用在Unix和Linux系統上，一般都是當客戶端和服務器在同一臺及其上的時候使用.
這里我們選擇的是AF_INET型別，ipv4協議
第二個引數type,
SOCK_STREAM 這個協議是按照順序的、可靠的、資料完整的基于位元組流的連接，這是一個使用最多的socket型別，這個socket是使用TCP來進行傳輸，
SOCK_DGRAM 這個協議是無連接的、固定長度的傳輸呼叫，該協議是不可靠的，使用UDP來進行它的連接，
SOCK_SEQPACKET該協議是雙線路的、可靠的連接，發送固定長度的資料包進行傳輸，必須把這個包完整的接受才能進行讀取，
SOCK_RAW socket型別提供單一的網路訪問，這個socket型別使用ICMP公共協議，（ping、traceroute使用該協議）
SOCK_RDM 這個型別是很少使用的，在大部分的作業系統上沒有實作，它是提供給資料鏈路層使用，不保證資料包的順序
這里我們選擇的是 SOCK_STREAM ，TCP協議
socket()打開一個網路通訊埠，如果成功的話，就像open()一樣回傳一個檔案描述符，應用程式可以像讀寫檔案一樣用read/write在網路上收發資料，如果socket()呼叫出錯則回傳-1，對于IPv4，domain引數指定為AF_INET，對于TCP協議，type引數指定為SOCK_STREAM，表示面向流的傳輸協議，如果是UDP協議，則type引數指定為SOCK_DGRAM，表示面向資料報的傳輸協議，protocol引數的介紹從略，指定為0即可，

bind

#include <sys/types.h> /* See NOTES */
#include <sys/socket.h>
int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);
sockfd：
socket檔案描述符
addr:
構造出IP地址加埠號
addrlen:
sizeof(addr)長度
回傳值：
成功回傳0，失敗回傳-1, 設定errno
服務器程式所監聽的網路地址和埠號通常是固定不變的，客戶端程式得知服務器程式的地址和埠號后就可以向服務器發起連接，因此服務器需要呼叫bind系結一個固定的網路地址和埠號，
bind()的作用是將引數sockfd和addr系結在一起，使sockfd這個用于網路通訊的檔案描述符監聽addr所描述的地址和埠號，前面講過，struct sockaddr *是一個通用指標型別，addr引數實際上可以接受多種協議的sockaddr結構體，而它們的長度各不相同，所以需要第三個引數addrlen指定結構體的長度，如：
struct sockaddr_in servaddr;
bzero(&servaddr, sizeof(servaddr));
servaddr.sin_family = AF_INET;
servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
servaddr.sin_port = htons(6666);
首先將整個結構體清零，然后設定地址型別為AF_INET，網路地址為INADDR_ANY，這個宏表示本地的任意IP地址，因為服務器可能有多個網卡，每個網卡也可能系結多個IP地址，這樣設定可以在所有的IP地址上監聽，直到與某個客戶端建立了連接時才確定下來到呼叫哪個IP地址，埠號為6666，

listen

include <sys/types.h> /* See NOTES */
#include <sys/socket.h>
int listen(int sockfd, int backlog);
sockfd:
socket檔案描述符
backlog:
在Linux 系統中，它是指排隊等待建立3次握手佇列長度
典型的服務器程式可以同時服務于多個客戶端，當有客戶端發起連接時，服務器呼叫的accept()回傳并接受這個連接，如果有大量的客戶端發起連接而服務器來不及處理，尚未accept的客戶端就處于連接等待狀態，listen()宣告sockfd處于監聽狀態，并且最多允許有backlog個客戶端處于連接待狀態，如果接收到更多的連接請求就忽略，listen()成功回傳0，失敗回傳-1，

accpet

#include <sys/types.h> /* See NOTES */
#include <sys/socket.h>
int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);
sockdf:
socket檔案描述符
addr:
傳出引數，回傳鏈接客戶端地址資訊，含IP地址和埠號
addrlen:
傳入傳出引數（值-結果）,傳入sizeof(addr)大小，函式回傳時回傳真正接收到地址結構體的大小
回傳值：
成功回傳一個新的socket檔案描述符，用于和客戶端通信，失敗回傳-1，設定errno

客戶端

socket

這里同服務器端的socket用法相同

connect

#include <sys/types.h> /* See NOTES */
#include <sys/socket.h>
int connect(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);
sockdf:
socket檔案描述符
addr:
傳入引數，指定服務器端地址資訊，含IP地址和埠號
addrlen:
傳入引數,傳入sizeof(addr)大小
回傳值：
成功回傳0，失敗回傳-1，設定errno
客戶端需要呼叫connect()連接服務器，connect和bind的引數形式一致，區別在于bind的引數是自己的地址，而connect的引數是對方的地址，connect()成功回傳0，出錯回傳-1，

相關實作代碼

服務器端

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <string.h>
#include <ctype.h>
#include <arpa/inet.h>
#include<stdlib.h>



#define SERVER_PORT 666

int main(void){

    int sock;//代表信箱
    struct sockaddr_in server_addr;


    //1.美女創建信箱
    sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

    //2.清空標簽，寫上地址和埠號
    bzero(&server_addr, sizeof(server_addr));

    server_addr.sin_family = AF_INET;//選擇協議族IPV4
    server_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);//監聽本地所有IP地址
    server_addr.sin_port = htons(SERVER_PORT);//系結埠號

    //實作標簽貼到收信得信箱上
    bind(sock, (struct sockaddr *)&server_addr,  sizeof(server_addr));

    //把信箱掛置到傳達室，這樣，就可以接收信件了
    listen(sock, 128);

    //萬事俱備，只等來信
    printf("等待客戶端的連接\n");


    int done =1;

    while(done){
        struct sockaddr_in client;
        int client_sock, len, i;
        char client_ip[64];
        char buf[256];

        socklen_t  client_addr_len;
        client_addr_len = sizeof(client);
        client_sock = accept(sock, (struct sockaddr *)&client, &client_addr_len);

        //列印客服端IP地址和埠號
        printf("client ip: %s\t port : %d\n",
                 inet_ntop(AF_INET, &client.sin_addr.s_addr,client_ip,sizeof(client_ip)),
                 ntohs(client.sin_port));
        /*讀取客戶端發送的資料*/
        len = read(client_sock, buf, sizeof(buf)-1);
        buf[len] = '\0';
        printf("receive[%d]: %s\n", len, buf);

        //轉換成大寫
        for(i=0; i<len; i++){
            /*if(buf[i]>='a' && buf[i]<='z'){
                buf[i] = buf[i] - 32;
            }*/
            buf[i] = toupper(buf[i]);
        }


        len = write(client_sock, buf, len);

        printf("finished. len: %d\n", len);
        close(client_sock);

}
close(sock);
    return 0;
}

客戶端

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>

#define SERVER_PORT 666
#define SERVER_IP  "127.0.0.1"

int main(int argc, char *argv[]){

    int sockfd;
    char *message;
    struct sockaddr_in servaddr;
    int n;
    char buf[64];

    if(argc != 2){
        fputs("Usage: ./echo_client message \n", stderr);
        exit(1);
    }

    message = argv[1];

    printf("message: %s\n", message);

    sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

    memset(&servaddr, '\0', sizeof(struct sockaddr_in));

    servaddr.sin_family = AF_INET;
    inet_pton(AF_INET, SERVER_IP, &servaddr.sin_addr);
    servaddr.sin_port = htons(SERVER_PORT);

    connect(sockfd, (struct sockaddr *)&servaddr, sizeof(servaddr));

    write(sockfd, message, strlen(message));

    n = read(sockfd, buf, sizeof(buf)-1);

    if(n>0){
        buf[n]='\0';
        printf("receive: %s\n", buf);
    }else {
        perror("error!!!");
    }

    printf("finished.\n");
    close(sockfd);
}

總結

在上述demo中介紹了一個簡易的回聲服務器的實作，實作回聲服務器的客戶端/服務器的通信.服務器端在同一時段只能處理單個請求，但在實際運用中需要使用到多個執行緒.服務器端能夠對多個客戶端的請求進行處理.