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Linux網路編程——簡單基于TCP協議的服務器/客戶端示例

2021-11-13 20:45:32 軟體設計

說明
??本文章旨在總結備份、方便以后查詢,由于是個人總結,如有不對,歡迎指正;另外,內容大部分來自網路、書籍、和各類手冊,如若侵權請告知,馬上刪帖致歉,
??QQ 群 號:513683159 【相互學習】
內容來源
??《Linux網路編程》

功能描述:

??客戶端連接服務器后從標準輸入讀取字串發送給服務器,
??服務器接收到字串后,發送接收到的總字串個數給客戶端、
??客戶端將接受到的服務器資訊列印到標準輸出,
??整個程序流程如下:
在這里插入圖片描述

源檔案

服務器端源檔案:tcp_server.c

/**
 *   Step 1 : 初始化作業
 *      1.頭檔案
 *      2.宏定義:偵聽埠地址與偵聽佇列長度
 *      3.函式宣告:服務器對客戶端的處理函式,位于:tcp_process.c
 *      4.變數:定義并初始化
*/
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/types.h>          
#include <sys/socket.h>
#include <unistd.h>
#include <netinet/in.h>

#define PORT 8888                                    //偵聽埠地址:8888
#define BACKLOG 2                                    //偵聽佇列長度:2

extern void process_conn_server(int s);              //服務器對客戶端的處理:讀取資料并發送回應字符  

int main(int argc,char *argv[])
{
	int ss = 0;                                      //ss = server socket = 服務器socket描述符
    int cs = 0;                                      //cs = client socket = 客戶端socket描述符
    struct sockaddr_in server_addr;                  //服務器地址結構
    struct sockaddr_in client_addr;                  //客戶端地址結構
    int ret = 0;                                     //回傳值
    pid_t pid;                                       //行程ID

    /**
     *  Step 2 : 建立套接字
    */
    ss = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);              //創建一個AF_INET族的流型別socket
    if(ss < 0)                                       //檢查是否正常創建socket
    {
        perror("socket error\n");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    
    /**
     *  Step 3 : 設定服務器地址
     *  Note: 
     *      htonl():將主機數轉換成無符號長整型的網路位元組順序
     *      htons():將整型變數從主機位元組順序轉變成網路位元組順序
    */
    bzero(&server_addr,sizeof(server_addr));          //清零
    server_addr.sin_family = AF_INET;                 //設定地址族為AF_INET
    server_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);  //本地地址
	server_addr.sin_port = htons(PORT);               //設定埠號 
	   
    /**
     *  Step 4 : 系結地址結構到套接字描述符
    */
    ret = bind(ss,(struct sockaddr*)&server_addr,sizeof(server_addr));
    if (ret < 0)                                      //出錯
    {
        perror("bind error\n");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    /**
     *  Step 5 : 設定偵聽,偵聽佇列長度為2,可同時處理兩個客戶端連接請求
    */
    ret = listen(ss,BACKLOG);
    if (ret < 0)                                      //出錯
    {
        perror("bind error\n");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    /**
     *  Step 6 : 主回圈程序
    */
    for(;;)
    {
        /* 接收客戶端連接 */
        int addrlen = sizeof(struct sockaddr);
        cs = accept(ss,(struct sockaddr*)&client_addr,&addrlen);
        if(cs < 0)                                    //出錯
        {
            continue;                                 //結束本次回圈
        }

        /* 建立一個新的行程處理到來的連接 */
        pid = fork();                                 //創建新行程
        if(pid < 0)         /* pid < 0,fork失敗 */
        {
            printf("fork error\n");
        }
        else if(pid == 0)   /* pid = 0,子行程 */
        {
            close(ss);                                //子行程中關閉服務器的偵聽
            process_conn_server(cs);                  //處理連接                             
        }
        else                /* pid > 0,父行程 */            
        {
            close(cs);                                //父行程中關閉客戶端的連接
        }
    }
	return 0;
}

客戶端源檔案:tcp_client.c

/**
 *   Step 1 : 初始化作業
 *      1.頭檔案
 *      2.宏定義:偵聽埠地址
 *      3.函式宣告:服務器對客戶端的處理函式,位于:tcp_process.c
 *      4.變數:定義并初始化
 */

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

#define PORT 8888                                     //埠地址:8888
 
extern void process_conn_client(int s);

int main(int argc,char *argv[])
{
    int s = 0;                                        //socket描述符        
    struct sockaddr_in server_addr;                   //服務器地址結構  
    int ret = 0;                                      //回傳值

    /**
     *  Step 2 : 建立套接字
     */
    s = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);                //創建一個AF_INET族的流型別socket
    if(s < 0)                                         //檢查是否正常創建socket
    {
        perror("socket error\n");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    /**
     *  Step 3 : 設定服務器地址
     */
    bzero(&server_addr,sizeof(server_addr));          //清零
    server_addr.sin_family = AF_INET;                 //設定地址族為AF_INET
    server_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);  //本地地址
	server_addr.sin_port = htons(PORT);               //設定埠號 

    /**
     *  Step 4 : 將用戶輸入的字串型別的IP地址轉為整型
     */
    inet_pton(AF_INET,argv[1],&server_addr.sin_addr);

    /**
     *  Step 5 : 連接服務器
     */
    connect(s,(struct sockaddr*)&server_addr,sizeof(struct sockaddr));
    process_conn_client(s);                           //客戶端處理程序
    close(s);                                         //關閉連接
}

處理源檔案:tcp_process.c

#include <string.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>


/*  服務器對客戶端處理函式*/
void process_conn_server(int s)
{
    ssize_t size = 0;
    char buffer[1024];                              //資料的緩沖區

    for (;;)                                        //回圈處理程序
    {
        size = read(s,buffer,1024);                 //從套接字中讀取資料放到緩沖區buffer中

        if(size == 0)                               //沒有資料
        {
            return;
        }

        /* 構建回應字符,為接收到客戶端位元組的數量 */
        sprintf(buffer,"%ld bytes altogether\n",size);
        write(s,buffer,strlen(buffer)+1);           //發給客戶端
    }
    
}


/* 客戶端的處理程序 */
void process_conn_client(int s)
{
    ssize_t size = 0;
    char buffer[1024];                                //資料的緩沖區

    for(;;)
    {
        /* 從標準輸入中讀取資料放到緩沖區buffer中 */
        size = read(0,buffer,1024);
        if(size > 0)                                  //讀到資料
        {
            write(s,buffer,size);                     //發送給服務器
            size = read(s,buffer,1024);               //從服務器讀取資料
            write(1,buffer,size);                     //寫到標準輸出,0表示標準輸入,1表示標準輸出
        }
    }
}

Makefile檔案

all:client server												#all規則,依賴于client和server規則

client:tcp_process.o tcp_client.o								#client規則,生成客戶端可執行程式
        gcc -o client tcp_process.o tcp_client.o
server:tcp_process.o tcp_server.o								#server規則,生成服務器端可執行程式
        gcc -o server tcp_process.o tcp_server.o
clean:															#清理規則,洗掉client、server和中間檔案
        rm -f client server *.o

編譯并運行

??將上面檔案全部置于同一目錄下,
??1??編譯
????執行命令:make,結果如下:

cc    -c -o tcp_process.o tcp_process.c					#生成tcp_process.o中間檔案
cc    -c -o tcp_client.o tcp_client.c					#生成tcp_client.o中間檔案
gcc -o client tcp_process.o tcp_client.o				#由tcp_process.o與tcp_client.o生成可執行檔案:client 
cc    -c -o tcp_server.o tcp_server.c					#生成tcp_server.o中間檔案
gcc -o server tcp_process.o tcp_server.o				#由tcp_process.o與tcp_server.o生成可執行檔案:server 

??2??運行
????①打開終端,執行命令:./server
????會執行服務端可執行程式server,該程式會在埠8888上偵聽,等待客戶端的連接請求,
????②另起終端,執行命令:./client 127.0.0.1
????會執行服務端可執行程式client ,該程式會連接上服務器
????緊接著輸入字串就會有相應,效果如下:

hhb@xsndz:/home/hhb/桌面/tcp$ ./client 127.0.0.1
nihao
6 bytes altogether
shiyishi
9 bytes altogether

查詢網路連接情況

??在程式正常運行的狀態,再另起終端,使用netstat命令查詢網路連接情況,
??執行指令:netstat,效果如下:

激活Internet連接 (w/o 服務器)
Proto Recv-Q Send-Q Local Address           Foreign Address         State      
tcp        0      0 localhost:39460         localhost:8888          ESTABLISHED
tcp        0      0 localhost:8888          localhost:39460         ESTABLISHED

??其中8888為服務器端的埠,39460為客戶端的埠
??服務器和客戶端段通過這兩個埠建立了連接,

服務器端與客戶端程式設計模式

在這里插入圖片描述

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