【嵌入式开发之网络编程】TCP并发实现

在实例中，经常会存在多个客户端向服务端发送连接请求和传递数据的情况，为了解决这个问题，我们需要利用多进程或者多线程来实现并发。

TCP多进程并发

要想实现TCP多进程并发，就要从accept函数下手，每次接收到来自客户端的请求，都生成一个新的文件描述符，记录下客户端的地址信息（IP和端口号），然后通过新文件描述符用read函数读取传送的内容。

int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen); 
        - 功能：接收客户端连接，默认是一个阻塞的函数，阻塞等待客户端连接 
        - 参数： 
                - sockfd : 用于监听的文件描述符 
                - addr : 传出参数，记录了连接成功后客户端的地址信息（ip，port）
                - addrlen : 指定第二个参数的对应的内存大小 
        - 返回值： 
                - 成功 ：用于通信的文件描述符 
                - -1 ： 失败 

服务端实现代码

客户端代码与【嵌入式开发之网络编程】Socket套接字及TCP通信的实现中一致，关于进程创建和回收，参考【嵌入式开发之并发程序设计】进程的创建和回收

#include <stdio.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/types.h>
#include <stdlib.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <strings.h>
#include <signal.h>
#include <sys/wait.h>
 
#define BACKLOG 5
void SigHandle(int sig) {
	if (sig == SIGCHLD) {
		printf("client exited\n");
		wait(NULL);
	}
}
void ClientHandle(int newfd);
 
int main(int argc, const char *argv[])
{
	int fd, newfd;
	struct sockaddr_in addr, clint_addr;
	socklen_t addrlen = sizeof(clint_addr);
 
#if 1
	struct sigaction act;
	act.sa_handler = SigHandle;
	act.sa_flags = SA_RESTART;
	sigemptyset(&act.sa_mask);
	sigaction(SIGCHLD, &act, NULL);
#else
	signal(SIGCHLD, SigHandle);
#endif
	
	pid_t pid;
 
	if (argc < 3) {
		fprintf(stderr, "%s<addr><port>\n", argv[0]);
		exit(0);
	}
 
	/*创建套接字
	 * 使用IPv4互联网协议
	 * 流式套间字
	 * 协议唯一对应*/
	if ((fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) < 0) {
		perror("socket");
		exit(0);
	}
	addr.sin_family = AF_INET;
	addr.sin_port = htons(atoi(argv[2]));
#if 0
	addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(argv[1]);
#else
	if (inet_aton(argv[1], &addr.sin_addr) == 0) {
		fprintf(stderr, "Invalid address\n");
		exit(EXIT_FAILURE);
	}
#endif
 
	//地址快速重用
	int flag = 1, len = sizeof(int);
	if (setsockopt(fd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &flag, len) == -1) {
		perror("setsockopt");
		exit(1);
	}
 
	//绑定通信结构体
	if (bind(fd, (struct sockaddr *)&addr, sizeof(addr)) == -1) {
		perror("bind");
		exit(0);
	}
 
	//设置套接字为监听模式
	if (listen(fd, BACKLOG) == -1) {
		perror("listen");
		exit(0);
	}
 
	while(1) {
		//接受客户端的连接请求，生成新的和客户端通信的套间字
		if ((newfd = accept(fd, (struct sockaddr *)&clint_addr, &addrlen)) < 0) {
			perror("accept");
			exit(0);
		}
 
		/*IP地址转换成点分十进制
		 * 端口号网络字节序转成主机字节序
		 * 生成子进程，并读取数据*/
		printf("addr:%s port:%d\n", inet_ntoa(clint_addr.sin_addr), ntohs(clint_addr.sin_port));
		if ((pid = fork()) < 0) {
			perror("fork");
			exit(0);
		} else if (pid == 0) {
			close(fd);
			ClientHandle(newfd);
			exit(0);
		} else {
			close(newfd);
		}
	}
	close(fd);
	
	return 0;
}
 
void ClientHandle(int newfd) {
	int ret;
	char buf[BUFSIZ] = {};
	while(1){
		memset(buf, 0, BUFSIZ);
		ret = read(newfd, buf, BUFSIZ);
		if (ret < 0){
			perror("read");
			exit(0);
		} else if (ret == 0) {
			break;
		} else {
			printf("buf = %s\n", buf);
		}
	}
	close(newfd);
}

运行结果（服务端）

$ ./server 0 8888
addr:127.0.0.1 port:54564
buf = woeoeoe
 
addr:127.0.0.1 port:47698
buf = woeooe

TCP多线程并发

服务端实现代码

这部分涉及到线程的创建，参考【嵌入式开发之并发程序设计】线程的基本概念、pthread线程库的创建、互斥锁的使用、条件变量以及线程池的概念和使用

#include <stdio.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/types.h>
#include <stdlib.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <strings.h>
#include <pthread.h>
 
#define BACKLOG 5
 
void *ClinetHandle(void *arg);
int main(int argc, char *argv[])
{
	int fd, newfd;
	struct sockaddr_in addr, clint_addr;
	pthread_t tid;
	socklen_t addrlen = sizeof(clint_addr);
	
	if(argc < 3){
		fprintf(stderr, "%s<addr><port>\n", argv[0]);
		exit(0);
	}
 
	/*创建套接字*/
	fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
	if(fd < 0){
		perror("socket");
		exit(0);
	}
	addr.sin_family = AF_INET;
	addr.sin_port = htons( atoi(argv[2]) );
	if ( inet_aton(argv[1], &addr.sin_addr) == 0) {
		fprintf(stderr, "Invalid address\n");
		exit(EXIT_FAILURE);
	}
 
	/*地址快速重用*/
	int flag=1,len= sizeof (int); 
	if ( setsockopt(fd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &flag, len) == -1) { 
		      perror("setsockopt"); 
			        exit(1); 
	} 
	/*绑定通信结构体*/
	if(bind(fd, (struct sockaddr *)&addr, sizeof(addr) ) == -1){
		perror("bind");
		exit(0);
	}
	/*设置套接字为监听模式*/
	if(listen(fd, BACKLOG) == -1){
		perror("listen");
		exit(0);
	}
	while(1){
		/*接受客户端的连接请求，生成新的用于和客户端通信的套接字*/
		newfd = accept(fd, (struct sockaddr *)&clint_addr, &addrlen);
		if(newfd < 0){
			perror("accept");
			exit(0);
		}
		printf("addr:%s port:%d\n", inet_ntoa(clint_addr.sin_addr), ntohs(clint_addr.sin_port) );
 
		/*创建线程，并设置分离属性*/
		pthread_create(&tid, NULL, ClinetHandle, &newfd);
		pthread_detach(tid);
	}
	close(fd);
	return 0;
}
void *ClinetHandle(void *arg){
	int ret;
	char buf[BUFSIZ] = {};
	int newfd = *(int *)arg;
	while(1){
		//memset(buf, 0, BUFSIZ);
		bzero(buf, BUFSIZ);
		ret = read(newfd, buf, BUFSIZ);
		if(ret < 0)
		{
			perror("read");
			exit(0);
		}
		else if(ret == 0)
			break;
		else
			printf("buf = %s\n", buf);
	}
	printf("client exited\n");
	close(newfd);
	return NULL;
}

运行结果（服务端）

$ ./server 0 8888
addr:127.0.0.1 port:59782
buf = Hello world
 
addr:127.0.0.1 port:34552
buf = haode
 
client exited
client exited