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。