SOCKET网络编程5

SOCKET网络编程快速上手（二）——细节问题（5）（完结篇）

6.Connect的使用方式

  前面提到，connect发生EINTR错误时，是不能重新启动的。那怎么办呢，是关闭套接字还是直接退出进程呢？如果EINTR前，三次握手已经发起，我们当然希望链路就此已经建立完成，不要再重新走流程了。这个时候我们就需要为connect量身定做一个使用方案。代码如下：

 

STATUS connectWithTimeout(int sock, struct sockaddr*addrs, int adrsLen,struct timeval* tm)
{
int err = 0;
int len = sizeof(int);
int flag;
int ret;
fd_set set;
struct timeval mytm;

if(tm!=NULL){
memcpy(&mytm, tm, sizeof(struct timeval));
}

flag = 1;
ioctl(sock,FIONBIO,&flag);

ret = connect(sock, addrs, adrsLen);
if ( ret == -1 )
{
if ( EINPROGRESS == errno )
{
FD_ZERO(&set);
FD_SET(sock,&set);
if ( select(sock+1,NULL,&set,NULL,tm) > 0 )
{
getsockopt(sock,SOL_SOCKET,SO_ERROR,&err,(socklen_t*)&len);
if ( 0 == err )
ret = OK;
else
ret = ERROR;
}
else
{
ret = ERROR;
}
}
}

flag = 0;
ioctl(sock,FIONBIO,&flag);

if(tm!=NULL){
memcpy(tm, &mytm, sizeof(struct timeval));
}

return ret;
}

connectWithTimeout

  这部分代码是从原有工程里抠出来的，在学习完前面知识后，我觉得有些地方不是很完善，按照下面的代码做了修改。此处将老代码贴出只是为了防止自己的理解有误，做了画蛇添足的事情。新代码如下：

 

STATUS connectWithTimeout(int sock, struct sockaddr* addrs, int adrsLen,struct timeval* tm)
{
int err = 0;
int len = sizeof(int);
int flag;
int ret = -1;
int retselect = -1;
fd_set set;
struct timeval mytm;

if (tm != NULL){
memcpy(&mytm, tm, sizeof(struct timeval));
}

flag = 1;
ioctl(sock,FIONBIO,&flag);

ret = connect(sock, addrs, adrsLen);
if (-1 == ret)
{
if (EINPROGRESS == errno)
{
reselect:
FD_ZERO(&set);
FD_SET(sock,&set);
if ((retselect = select(sock+1, NULL, &set, NULL, tm)) > 0)
{
if (FD_ISSET(sock, &set))
{
getsockopt(sock, SOL_SOCKET, SO_ERROR, &err, (socklen_t*)&len);
if (0 == err)
ret = 0;
else
ret = -1;
}

}
else if (retselect < 0)
{
if (EINTR == errno)
{
printf("error! errno = %s:%d ", strerror(errno), errno);
goto reselect;
}
}
}
}
else if (0 == ret)
{
ret = 0; //OK
}

flag = 0;
ioctl(sock, FIONBIO, &flag);

if (tm != NULL){
memcpy(tm, &mytm, sizeof(struct timeval));
}

return ret;
}

connectWithTimeoutNew.c

  这是一个非阻塞式connect的模型，更为详细的介绍可以看《UNIX网络编程》（我真不是个做广告的）。但此处模型个人认为逻辑上还是完善的。

15-16行：设置套接口为非阻塞方式，这个步骤需要视使用环境而定，因此这里存在一个移植性问题。

18-21行：非阻塞模式下的connect，调用后立即返回，如果已经errno为EINPROGRESS，说明已经发起了三次握手。否则为异常。

23-45行：使用select去监测套接口状态。实现规定（那些乱七八糟的不同实现，我一直搞不清楚，哎，接触的不多！大家可以自己去查查）：（1）当连接建立成功时，描述字变为可写，（2）当连接建立遇到错误时，描述字变为既可读又可写。我是个比较投机的人，归纳一下，描述字变为可写时说明连接有结果了。30行使用getsockopt获取描述字状态（使用SO_ERROR选项）。建立成功err为0，否则为-1。对于一个商业软件的“贡献者”，我们不能放过任何出错处理，但这里不对getsockopt的返回值进行出错处理是有原因的。在异常情况下，有些实现该调用返回0，有些则返回-1，因此我们不能根据它的返回值来判断连接是否异常。38-45行，前面已经提到，select这个阻塞的家伙很有可能发生EINTR错误，我们也必须兼容这种错误。注意reselect的位置，自己使用时位置放错了效果可是截然不同的。

48-51行：connect有时反应很快啊，一经调用就成功建立连接了，这种情况是存在的。所以我们也要兼容这种情况。

后面行：恢复调用前状态。

  又到了热血澎湃的总结时刻：以前，看到有些地方使用非阻塞的connect，真的很费解，为什么简单的connect不直接使用，还要搞那么多花样？现在其实我们应该可以想明白了，作为一个完美程序的追求者，着眼于代码长期地维护（自己太高尚了），阻塞的connect确实会存在很多的问题。那是否存在一个稳健的阻塞的connect版本，说实话，我没仔细想过，粗略地想想那应该是个很复杂的东西，比如：connect返回时是否已经开始三次握手等等？因此，阻塞的或者非阻塞的connect目前并非再是二者选其一、根据喜好选择使用的问题了，而是必须使用非阻塞的connect。这个结论或许很武断，但本人通过目前了解的知识得出了这样的结论，还是希望有大神突然出现，指点一二。

7.Accept返回前连接夭折

  这是《UNIX网络编程》上的原装问题，新发现的，按照书上的说法，貌似很严重，我要先测试一下。在我给出一个比较稳健的程序之前不允许存在已知的类似问题。又要牵涉到SO_LINGER选项了，真是有点无法自圆自说的感觉。就当初探SO_LINGER选项吧，现在它只是配角，后面有机会详细研究一下它。

  服务器代码，这个代码同样可以用来测试select发生的EINTR的问题：

 

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

#define PORT 1234
#define BACKLOG 5
#define MAXDATASIZE 1000

void sig_chld(int signo)
{
pid_t pid;
int stat = 0;

pid = wait(&stat);
printf("child %d terminated(stat:%d) ", pid, stat);

return;
}

void signal_ex(int signo, void* func)
{
struct sigaction act, oact;

act.sa_handler = func;
sigemptyset(&act.sa_mask); //清空此信号集
act.sa_flags = 0;

if (sigaction(signo, &act, &oact) < 0)
{
printf("sig err! ");
}

//sigaction(SIGINT, &oact, NULL); //恢复成原始状态
return;
}

int main()
{
int listenfd, connectfd;
struct sockaddr_in server;
struct sockaddr_in client;
socklen_t addrlen;
char szbuf[MAXDATASIZE + 1] = {0};
int num = 0;
pid_t pid_child;
int ret;
fd_set set;
struct timeval mytm;

if ((listenfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) == -1)
{
perror("Creating socket failed.");
exit(1);
}

int opt = SO_REUSEADDR;
setsockopt(listenfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &opt, sizeof(opt));

bzero(&server, sizeof(server));
server.sin_family = AF_INET;
server.sin_port = htons(PORT);
server.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
if (bind(listenfd, (struct sockaddr *)&server, sizeof(server)) == -1)
{
perror("Bind()error.");
exit(1);
}
if (listen(listenfd, BACKLOG) == -1)
{
perror("listen()error ");
exit(1);
}

signal_ex(SIGCHLD, sig_chld);
while (1)
{
addrlen = sizeof(client);
sleep(10);
printf("start accept! ");
if ((connectfd = accept(listenfd, (struct sockaddr*)&client, &addrlen)) == -1)
{
#if 1
if (EINTR == errno)
{
printf("EINTR! ");
continue;
}
#endif

perror("accept()error ");
exit(1);
}
printf("You got a connection from cient's ip is %s, prot is %d ", inet_ntoa(client.sin_addr), htons(client.sin_port));

if (0 == (pid_child = fork()))
{
close(connectfd);
close(listenfd);
printf("child a ha! ");
sleep(5);
exit(0);
}

mytm.tv_sec = 15;
mytm.tv_usec = 0;
reselect:
FD_ZERO(&set);
FD_SET(connectfd, &set);
if ((ret = select(connectfd + 1, &set, NULL, NULL, &mytm)) > 0)
{
if(FD_ISSET(connectfd, &set))
{
printf("connectfd can be readn! ");
}
}
else if (0 == ret)
{
printf("timeout! ");
}
else if (ret < 0)
{
//perror("error! ");
if (EINTR == errno)
{
printf("error! errno = %s:%d ", strerror(errno), errno);
goto reselect;
}
}

close(connectfd);
connectfd = -1;
}

close(listenfd);

return 0;
}

server_select.c

   客户端代码：

 

#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <netdb.h>
#include <signal.h>

#define PORT 1234
#define MAXDATASIZE 1000

int main(int argc, char *argv[])
{
int sockfd = -1;
struct sockaddr_in server;
struct linger ling;

if (argc != 2)
{
printf("Usage:%s <IP Address> ", argv[0]);
exit(1);
}

signal(SIGPIPE, SIG_IGN);

if ((sockfd=socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) == -1)
{
printf("socket()error ");
exit(1);
}
bzero(&server, sizeof(server));
server.sin_family = AF_INET;
server.sin_port = htons(PORT);
server.sin_addr.s_addr = inet_addr(argv[1]);
if (connect(sockfd, (struct sockaddr *)&server, sizeof(server)) == -1)
{
printf("connect()error ");
exit(1);
}

ling.l_onoff = 1;
ling.l_linger = 0;
setsockopt(sockfd, SOL_SOCKET, SO_LINGER, &ling, sizeof(ling));

close(sockfd);

return 0;
}

client_select.c

  书上提到，有些实现内核会抛一个错误给应用进程，应用进程在accept时会返回错误。而有些实现内核完全能够兼容这种问题，不对应用进程产生任何影响。强大的linux显然是后者，客户端发送RST后，服务器accept没有返回任何错误，运行正常。

  因此，该问题暂且略过，实际使用时还是应当注意这种极端的情况。

8.最终的代码

   写到这，赶紧要为这个标题画句号了。一边写一边学，再这么下去就成无底洞了。而UDP的相关知识自己本身用得不多，在这不敢下笔，等哪一天心中有物再来详细整理一下。因此，这边要很不负责任地给出一个最终版本的TCP代码了。

  个人认为，网络编程还有很多知识，但是该代码已经可以应付一个新手解决很多实际的问题了。之所以叫“快速上手”，干得也就是这种事，离精通还是很远的。之后，有什么问题再以专题的形式给出吧。

  先是服务器代码：

 

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

#define PORT 1234
#define BACKLOG 5
#define MAXDATASIZE 1000
#define TEST_STRING "HELLO, WORLD!"
#define TEST_STRING_LEN strlen(TEST_STRING)

int readn(int connfd, void *vptr, int n)
{
int nleft;
int nread;
char *ptr;
int ret = -1;
struct timeval select_timeout;
fd_set rset;

ptr = (char*)vptr;
nleft = n;

while (nleft > 0)
{
FD_ZERO(&rset);
FD_SET(connfd, &rset);
select_timeout.tv_sec = 5;
select_timeout.tv_usec = 0;
if ((ret = select(connfd+1, &rset, NULL, NULL, &select_timeout)) < 0)
{
if (errno == EINTR)
{
continue;
}
else
{
return -1;
}
}
else if (0 == ret)
{
return -1;
}
if ((nread = recv(connfd, ptr, nleft, 0)) < 0)
{
if(errno == EINTR)
{
nread = 0;
}
else
{
return -1;
}
}
else if (nread == 0)
{
break;
}
nleft -= nread;
ptr += nread;
}

return(n - nleft);
}

void sig_chld(int signo)
{
pid_t pid;
int stat = 0;

pid = wait(&stat);

return;
}

void signal_ex(int signo, void* func)
{
struct sigaction act, oact;

act.sa_handler = func;
sigemptyset(&act.sa_mask); //清空此信号集
act.sa_flags = 0;

if (sigaction(signo, &act, &oact) < 0)
{
printf("sig err! ");
}

//sigaction(SIGINT, &oact, NULL); //恢复成原始状态
return;
}

int main()
{
int listenfd, connectfd;
struct sockaddr_in server;
struct sockaddr_in client;
socklen_t addrlen;
char szbuf[MAXDATASIZE + 1] = {0};
int num = 0;
pid_t pid_child;

signal(SIGPIPE, SIG_IGN);

if ((listenfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) == -1)
{
perror("Creating socket failed.");
exit(1);
}

int opt = SO_REUSEADDR;
setsockopt(listenfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &opt, sizeof(opt));

bzero(&server, sizeof(server));
server.sin_family = AF_INET;
server.sin_port = htons(PORT);
server.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
if (bind(listenfd, (struct sockaddr *)&server, sizeof(server)) == -1)
{
perror("Bind()error.");
exit(1);
}
if (listen(listenfd, BACKLOG) == -1)
{
perror("listen()error ");
exit(1);
}

signal_ex(SIGCHLD, sig_chld);
while (1)
{
addrlen = sizeof(client);
printf("start accept! ");
if ((connectfd = accept(listenfd, (struct sockaddr*)&client, &addrlen)) == -1)
{
if (EINTR == errno)
{
printf("EINTR! ");
continue;
}

perror("accept()error ");
exit(1);
}
printf("You got a connection from cient's ip is %s, prot is %d ", inet_ntoa(client.sin_addr), htons(client.sin_port));

if (0 == (pid_child = fork()))
{
while (1)
{
num = readn(connectfd, szbuf, TEST_STRING_LEN);
if (num < 0)
{
printf("read error! ");
break;
}
else if (0 == num)
{
printf("read over! ");
break;
}
else
{
printf("recv: %s ", szbuf);
}
}
close(connectfd);
close(listenfd);
sleep(5);
exit(0);
}

close(connectfd);
connectfd = -1;
}

close(listenfd);

return 0;
}

server_last.c

  客户端：

 

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <netdb.h>
#include <signal.h>
#include <errno.h>
#include <fcntl.h>

#define PORT 1234
#define MAXDATASIZE 1000
#define TEST_STRING "HELLO, WORLD!"
#define TEST_STRING_LEN strlen(TEST_STRING)

int writen(int connfd, void *vptr, size_t n)
{
int nleft, nwritten;
char *ptr;

ptr = (char*)vptr;
nleft = n;

while (nleft > 0)
{
if ((nwritten = send(connfd, ptr, nleft, MSG_NOSIGNAL)) == -1)
{
if (errno == EINTR)
{
nwritten = 0;
}
else
{
return -1;
}
}
nleft -= nwritten;
ptr += nwritten;
}

return(n);
}

int connectWithTimeout(int sock, struct sockaddr* addrs, int adrsLen,struct timeval* tm)
{
int err = 0;
int len = sizeof(int);
int flag;
int ret = -1;
int retselect = -1;
fd_set set;
struct timeval mytm;

if (tm != NULL){
memcpy(&mytm, tm, sizeof(struct timeval));
}

flag = fcntl(sock, F_GETFL, 0);
fcntl(sock, F_SETFL, flag | O_NONBLOCK); //linux用这个
// flag = 1;
// ioctl(sock,FIONBIO,&flag);

ret = connect(sock, addrs, adrsLen);
if (-1 == ret)
{
if (EINPROGRESS == errno)
{
reselect:
printf("start check! ");
FD_ZERO(&set);
FD_SET(sock,&set);
if ((retselect = select(sock+1, NULL, &set, NULL, tm)) > 0)
{
if (FD_ISSET(sock, &set))
{
getsockopt(sock, SOL_SOCKET, SO_ERROR, &err, (socklen_t*)&len);
if (0 == err)
ret = 0;
else
ret = -1;
}

}
else if (retselect < 0)
{
if (EINTR == errno)
{
printf("error! errno = %s:%d ", strerror(errno), errno);
goto reselect;
}
}
}
}
else if (0 == ret)
{
printf("OK at right! ");
ret = 0; //OK
}

fcntl(sock, F_SETFL, flag);
// flag = 0;
// ioctl(sock, FIONBIO, &flag);

if (tm != NULL){
memcpy(tm, &mytm, sizeof(struct timeval));
}

return ret;
}

int main(int argc, char *argv[])
{
int sockfd, num;
char szbuf[MAXDATASIZE] = {0};
struct sockaddr_in server;
struct timeval timeOut;
int ret = -1;
int iSendTime = 0;

if (argc != 2)
{
printf("Usage:%s <IP Address> ", argv[0]);
exit(1);
}

signal(SIGPIPE, SIG_IGN);

if ((sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) == -1)
{
printf("socket()error ");
exit(1);
}

bzero(&server, sizeof(server));
server.sin_family = AF_INET;
server.sin_port = htons(PORT);
server.sin_addr.s_addr = inet_addr(argv[1]);

timeOut.tv_sec = 5;
timeOut.tv_usec = 0;
ret = connectWithTimeout(sockfd, (struct sockaddr *)&server, sizeof(server), &timeOut);
if (-1 == ret)
{
printf("connect()error ");
exit(1);
}

memset(szbuf, 0, sizeof(szbuf));
strcpy(szbuf, TEST_STRING);

while (iSendTime < 5)
{
ret = writen(sockfd, szbuf, TEST_STRING_LEN);
if (TEST_STRING_LEN != ret)
{
break;
}
else
{
printf("%dth send success! ", iSendTime);
iSendTime++;
}
}

close(sockfd);

return 0;
}

client_last.c

  总结的时候，有很多知识都得到了更新，最终代码对部分函数进行了完善。当然还有一些东西没有考虑进去，比如说对端掉电、路由器损坏等问题，以上程序都无法很好的适应这些问题。后续再慢慢改进吧。

  最终的例子功能很简单，最主要还是在socket编程的各个细节的处理上。

  在此要说OVER了！

 

 

 

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