Socket通信中的多进程编程（TCP/IP通信过程）

1  需求描述:

（1）Linux下编写。

（2）创建一个服务器、若干个客户端。

（3）用户可以通过客户端输入文字向服务器发送消息。

（4）服务器端接收到客户端发送的数据，将用户输入的内容在服务器上打印出来，并原样返回。

2  相关基础

2.1 套接字Socket通信编程

2.1.1 TCP/IP通信过程：  

图2.1.1 TCP/IP通信过程

2.1.2 UDP通信过程：

图2.1.2 UDP通信过程

2.2 fork多进程编程

fork，在英语中意思是分叉的意思。Linux函数fork(void)被定义在#include<sys/types.h>中，调用成功时，返回两个值，子进程返回0，父进程返回子进程的ID，出错返回-1。子进程是父进程的副本，它将获得父进程的数据空间、堆、栈等资源的副本并且拥有自己独立的地址空间。

以下是一个fork的简单例子。

 #include<sys/types.h>
 #include<unistd.h>
 #include<stdio.h>
 int main(int argc, char ** argv )
 {
     int pid = fork();
     if (-1 == pid)
     {
         printf("error!");  //出错
     }
     else if(0 == pid )
     {
         printf("This is the child process!");  //子进程
     }
     else
     {
         printf("This is the parent process! child process id = %d",         pid);  //父进程，返回的是子进程的ID
     }
     return 0;
 }

3  设计

3.1 框架设计

 

图3.1 框架设计

       本文使用TCP进行通信。

3.2 代码设计

       套接口的通信一般使用read( )和write( )。这里使用send( )和recv( )，因为这一对函数可以更好地控制数据传输。 

图3.2 代码设计

4  详细代码

4.1 服务器端代码

   

 #include <sys/types.h>
 #include <sys/socket.h>                         // 包含套接字函数库
 #include <stdio.h>
 #include <netinet/in.h>                         // 包含AF_INET相关结构
 #include <arpa/inet.h>                      // 包含AF_INET相关操作的函数
 #include <unistd.h>
 #include<string.h>
 #include<stdlib.h>
 #include<fcntl.h>
 #include<sys/shm.h>
 
 #define MYPORT    8887  
 #define MYKEY   12345
 #define SIZE    10240
 
 int main()
 {    
     char buf[100];
     memset(buf,0,100);   
    
     int server_sockfd,client_sockfd;   
     socklen_t server_len,client_len;   
     struct sockaddr_in server_sockaddr,client_sockaddr;   
     printf("\n======================server initialization======================\n"); 
     server_sockfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM, 0); // 定义套接字类型   
     server_sockaddr.sin_family = AF_INET;
     server_sockaddr.sin_port = htons(MYPORT);
     server_sockaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); 
     server_len = sizeof(server_sockaddr);
    
     //允许重复使用本地地址和套接字绑定
     int on = 1;
     setsockopt(server_sockfd,SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,&on,sizeof(on));
    
     //绑定端口
     if(bind(server_sockfd,(struct sockaddr *)&server_sockaddr,server_len)==-1)
     {
         perror("bind");
         exit(1);
     }   
    
     //监听端口
     if(listen(server_sockfd,5) == -1)
     {
         perror("listen");
         exit(1);   
     }
       
     client_len = sizeof(client_sockaddr);   
     pid_t ppid,pid;
   
     while(1)
     {  
         if((client_sockfd=accept(server_sockfd,(struct sockaddr *)&client_sockaddr,&client_len))==-1)
         {
              perror("accept error");
              exit(1);
         }
         else
         {
             send(client_sockfd,"You have connect Server!",strlen("You have connect Server!"),0);
         }
    
         printf("\n%s:%d Login server!\n\n",inet_ntoa(client_sockaddr.sin_addr), ntohs(client_sockaddr.sin_port));
    
         ppid = fork();    //创建子进程
    
         if(ppid == -1)
         {
             printf("fork 1 failed:");
         }
         else if(ppid == 0)    //子进程用于接收客户端信息并发送
         {           
             int recvbytes;
             pid = fork();    //再次创建子进程
             
             if(pid == -1)
             {
                 printf("fork 2 failed:");
                 exit(1);
             }
             else if(pid == 0) //子进程的子进程用于接收消息
             {              
                 while(1)
                 {          
                     bzero(buf,100);
                     if((recvbytes = recv(client_sockfd,buf,100,0))==-1)
                     {
                         perror("read client_sockfd failed:");
                     }
                     else if(recvbytes != 0)
                     {                        
                         buf[recvbytes] = '\0';
                         usleep(10000);
                         printf("%s:%d said:%s\n",inet_ntoa(client_sockaddr.sin_addr), ntohs(client_sockaddr.sin_port), buf);
 
                         //将客户端发送过来的消息发回给客户
                         if(send(client_sockfd,buf,recvbytes,0)==-1){ 
                             perror("send error");
                             break;
                         }
                     }
                 }
             }
             else if(pid>0)  //此时的id为子进程id 
             {    
 
             }    
         }
          else if(ppid>0)
         {             
             //总父进程中关闭client_sockfd(因为有另一个副本在子进程中运行了)返回等待接收消息
             close(client_sockfd);
         }    
     }
     return 0;
 }

4.2 客户端代码

 #include <stdio.h> 
 #include <stdlib.h> 
 #include <errno.h> 
 #include <string.h> 
 #include <sys/types.h> 
 #include <netinet/in.h> 
 #include <sys/socket.h> 
 #include <sys/wait.h> 
 #include<unistd.h> 
 #include <arpa/inet.h> 
 #define SERVER_PORT 8887 /* 客户机连接远程主机的端口 */ 
 #define MAXDATASIZE 100 /* 每次可以接收的最大字节 */ 
 #define SERVER_IP "192.168.11.8" /* 服务器的IP地址 */
 
 int main()
 { 
     int sockfd, numbytes; 
     char buf[MAXDATASIZE]; 
     struct sockaddr_in server_addr;
 
     printf("\n======================client initialization======================\n"); 
     if ((sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) == -1) 
     { 
         perror("socket"); 
         exit(1); 
     } 
     server_addr.sin_family = AF_INET; 
     server_addr.sin_port = htons(SERVER_PORT); 
     server_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(SERVER_IP);
     bzero(&(server_addr.sin_zero),sizeof(server_addr.sin_zero)); 
 
     if (connect(sockfd, (struct sockaddr *)&server_addr,sizeof(struct sockaddr_in)) == -1) 
     { 
         perror("connect");
         exit(1); 
     }
 
     //循环输入文字
     while(1)
     {        
         bzero(buf,MAXDATASIZE);
         printf("\nBegin receive...\n");
         if ((numbytes=recv(sockfd, buf, MAXDATASIZE, 0)) == -1)        
         { 
             perror("recv");
             exit(1); 
         }
         else if (numbytes > 0)        
         {
             int len, bytes_sent;
             buf[numbytes] = '\0';
             printf("Received: %s\n",buf);
             
             printf("Send:");
             char *msg;
             scanf("%s",msg);            
             len = strlen(msg);
 
             //发送至服务器
             if(send(sockfd,msg,len,0) == -1)
             { 
                 perror("send error");
             }
         }
         else
         {
             //numbytes=0，表示socket已断开
             printf("soket end!\n");
         }
         
     }
 
     close(sockfd); 
     return 0;
 }

5  运行结果

　　Linux下进行编译：

　　　　gcc Server.c -o server

　　　　gcc Client.c -o client

运行结果

客户端1： 

图5.1 客户端1运行结果

客户端2：

 图5.2 客户端2运行结果

服务器端： 

图5.3 服务器端运行结果

       从上图中可以看到，服务器可以对两个客户端的消息进行相应。

6  总结

       实例运行，初步达到预期的效果。不足之处：一个IP地址主机只能是一个客户端。在本机的虚拟机中运行时会出错。有时间再做个socket多线程通信实例，博文出自博客园：http://www.cnblogs.com/jamiechu/archive/2012/12/07/2808165.html 欢迎前来讨论。