Linux TCP/UDP CS模型

Linux TCP/UDP CS模型

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TCP Server/TCP Client

以下是一个使用epoll和getopt的TCP服务器示例。这个服务器会监听指定端口上的连接，并将接收到的数据包内容原样返回给发送者。

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

#define BUF_SIZE 1024
#define EPOLL_EVENTS_NUM 10

int main(int argc, char *argv[]) {
    int port = 0;
    char *bind_ip = NULL;
    int opt;

    while ((opt = getopt(argc, argv, "p:b:")) != -1) {
        switch (opt) {
            case 'p':
                port = atoi(optarg);
                break;
            case 'b':
                bind_ip = optarg;
                break;
            default:
                fprintf(stderr, "Usage: %s [-p port] [-b bind_ip]\n", argv[0]);
                exit(1);
        }
    }

    if (port == 0) {
        fprintf(stderr, "Please specify a port with -p option\n");
        exit(1);
    }

    int sockfd;
    struct sockaddr_in server_addr, client_addr;
    socklen_t client_addr_len = sizeof(client_addr);

    sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    if (sockfd < 0) {
        perror("socket");
        exit(1);
    }

    memset(&server_addr, 0, sizeof(server_addr));
    server_addr.sin_family = AF_INET;
    server_addr.sin_port = htons(port);
    if (bind_ip != NULL) {
        if (inet_pton(AF_INET, bind_ip, &server_addr.sin_addr) <= 0) {
            perror("inet_pton");
            exit(1);
        }
    } else {
        server_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
    }

    if (bind(sockfd, (struct sockaddr *)&server_addr, sizeof(server_addr)) < 0) {
        perror("bind");
        exit(1);
    }

    if (listen(sockfd, 10) < 0) {
        perror("listen");
        exit(1);
    }

    int epollfd = epoll_create1(0);
    if (epollfd < 0) {
        perror("epoll_create1");
        exit(1);
    }

    struct epoll_event event;
    event.events = EPOLLIN;
    event.data.fd = sockfd;

    if (epoll_ctl(epollfd, EPOLL_CTL_ADD, sockfd, &event) < 0) {
        perror("epoll_ctl");
        exit(1);
    }

    struct epoll_event events[EPOLL_EVENTS_NUM];
    char buffer[BUF_SIZE];

    while (1) {
        int n = epoll_wait(epollfd, events, EPOLL_EVENTS_NUM, -1);
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            if (events[i].events & EPOLLERR || events[i].events & EPOLLHUP || !(events[i].events & EPOLLIN)) {
                fprintf(stderr, "epoll error\n");
                close(events[i].data.fd);
                continue;
            }

            if (events[i].data.fd == sockfd) {
                int connfd = accept(sockfd, (struct sockaddr *)&client_addr, &client_addr_len);
                if (connfd < 0) {
                    perror("accept");
                    exit(1);
                }

                event.events = EPOLLIN;
                event.data.fd = connfd;

                if (epoll_ctl(epollfd, EPOLL_CTL_ADD, connfd, &event) < 0) {
                    perror("epoll_ctl");
                    exit(1);
                }
            } else {
                ssize_t count = recv(events[i].data.fd, buffer, BUF_SIZE, 0);
                if (count < 0) {
                    perror("recv");
                    exit(1);
                } else if (count == 0) {
                    printf("Client disconnected\n");
                    close(events[i].data.fd);
                    continue;
                }

                ssize_t send_count = send(events[i].data.fd, buffer, count, 0);
                if (send_count < 0) {
                    perror("send");
                    exit(1);
                }
            }
        }
    }

    close(sockfd);
    close(epollfd);

    return 0;
}

要编译这个程序，请使用以下命令：

gcc -o tcp_server tcp_server.c

然后运行它，指定要监听的端口和绑定的接口（可选）：

./tcp_server -p <port> -b <bind_ip>

这个服务器会一直运行，直到你手动终止它。要测试这个服务器，你可以使用nc（netcat）工具发送TCP数据包。例如，如果服务器正在监听端口12345，你可以运行以下命令发送一个数据包：

echo "Hello, World!" | nc -u localhost 12345

服务器会将接收到的数据包内容原样返回给发送者。

在C语言中，创建一个TCP客户端主要涉及以下几个步骤：

  1. 创建套接字（socket）。
  2. 设置服务器的地址信息。
  3. 连接到服务器（connect）。
  4. 发送和接收数据。
  5. 关闭套接字。

以下是一个使用epoll和getopt的TCP客户端示例。这个客户端会连接到指定的服务器，并发送一条消息。然后，它会等待服务器返回的数据包，并将数据包内容打印到屏幕上。

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

#define BUF_SIZE 1024
#define EPOLL_EVENTS_NUM 10

int main(int argc, char *argv[]) {
    int port = 0;
    char *server_ip = NULL;
    int opt;

    while ((opt = getopt(argc, argv, "p:s:")) != -1) {
        switch (opt) {
            case 'p':
                port = atoi(optarg);
                break;
            case 's':
                server_ip = optarg;
                break;
            default:
                fprintf(stderr, "Usage: %s [-p port] [-s server_ip]\n", argv[0]);
                exit(1);
        }
    }

    if (port == 0 || server_ip == NULL) {
        fprintf(stderr, "Please specify both port and server_ip with -p and -s options\n");
        exit(1);
    }

    int sockfd;
    struct sockaddr_in server_addr;

    sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    if (sockfd < 0) {
        perror("socket");
        exit(1);
    }

    memset(&server_addr, 0, sizeof(server_addr));
    server_addr.sin_family = AF_INET;
    server_addr.sin_port = htons(port);
    if (inet_pton(AF_INET, server_ip, &server_addr.sin_addr) <= 0) {
        perror("inet_pton");
        exit(1);
    }

    if (connect(sockfd, (struct sockaddr *)&server_addr, sizeof(server_addr)) < 0) {
        perror("connect");
        exit(1);
    }

    int epollfd = epoll_create1(0);
    if (epollfd < 0) {
        perror("epoll_create1");
        exit(1);
    }

    struct epoll_event event;
    event.events = EPOLLIN;
    event.data.fd = sockfd;

    if (epoll_ctl(epollfd, EPOLL_CTL_ADD, sockfd, &event) < 0) {
        perror("epoll_ctl");
        exit(1);
    }

    struct epoll_event events[EPOLL_EVENTS_NUM];
    char buffer[BUF_SIZE];

    printf("Please enter the message to send: ");
    fgets(buffer, BUF_SIZE, stdin);
    size_t len = strlen(buffer);
    if (buffer[len - 1] == '\n') {
        buffer[len - 1] = '\0';
    }

    ssize_t send_count = send(sockfd, buffer, len, 0);
    if (send_count < 0) {
        perror("send");
        exit(1);
    }

    while (1) {
        int n = epoll_wait(epollfd, events, EPOLL_EVENTS_NUM, -1);
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            if (events[i].events & EPOLLERR || events[i].events & EPOLLHUP || !(events[i].events & EPOLLIN)) {
                fprintf(stderr, "epoll error\n");
                close(events[i].data.fd);
                continue;
            }

            ssize_t count = recv(sockfd, buffer, BUF_SIZE, 0);
            if (count < 0) {
                perror("recv");
                exit(1);
            } else if (count == 0) {
                printf("Connection closed by server\n");
                close(sockfd);
                close(epollfd);
                exit(0);
            }

            printf("Received message from server: %s\n", buffer);
            break;
        }
    }

    return 0;
}

要编译这个程序，请使用以下命令：

gcc -o tcp_client tcp_client.c

然后运行它，指定要监听的端口和服务器的IP地址：

./tcp_client -p <port> -s<server_ip>

这个客户端会连接到指定的服务器，并发送一条消息。然后，它会等待服务器返回的数据包，并将数据包内容打印到屏幕上。如果服务器关闭连接，客户端会打印一条消息并退出。

UDP Server/UDP Client

在C语言中实现一个UDP服务器，你需要执行以下步骤：

  1. 创建一个UDP套接字（socket）。
  2. 绑定套接字到一个本地地址和端口。
  3. 接收客户端发送的数据（recvfrom）。
  4. 发送响应数据给客户端（sendto）。
  5. 关闭套接字。

以下是一个使用epoll和getopt的UDP服务器示例。这个服务器会监听指定端口上的数据包，并将接收到的数据包内容原样返回给发送者。

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

#define BUF_SIZE 1024
#define EPOLL_EVENTS_NUM 10

int main(int argc, char *argv[]) {
    int port = 0;
    int opt;

    while ((opt = getopt(argc, argv, "p:")) != -1) {
        switch (opt) {
            case 'p':
                port = atoi(optarg);
                break;
            default:
                fprintf(stderr, "Usage: %s [-p port]\n", argv[0]);
                exit(1);
        }
    }

    if (port == 0) {
        fprintf(stderr, "Please specify a port with -p option\n");
        exit(1);
    }

    int sockfd;
    struct sockaddr_in server_addr, client_addr;
    socklen_t client_addr_len = sizeof(client_addr);

    sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    if (sockfd < 0) {
        perror("socket");
        exit(1);
    }

    memset(&server_addr, 0, sizeof(server_addr));
    server_addr.sin_family = AF_INET;
    server_addr.sin_port = htons(port);
    server_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);

    if (bind(sockfd, (struct sockaddr *)&server_addr, sizeof(server_addr)) < 0) {
        perror("bind");
        exit(1);
    }

    int epollfd = epoll_create1(0);
    if (epollfd < 0) {
        perror("epoll_create1");
        exit(1);
    }

    struct epoll_event event;
    event.events = EPOLLIN;
    event.data.fd = sockfd;

    if (epoll_ctl(epollfd, EPOLL_CTL_ADD, sockfd, &event) < 0) {
        perror("epoll_ctl");
        exit(1);
    }

    struct epoll_event events[EPOLL_EVENTS_NUM];
    char buffer[BUF_SIZE];

    while (1) {
        int n = epoll_wait(epollfd, events, EPOLL_EVENTS_NUM, -1);
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            if (events[i].events & EPOLLERR || events[i].events & EPOLLHUP || !(events[i].events & EPOLLIN)) {
                fprintf(stderr, "epoll error\n");
                close(events[i].data.fd);
                continue;
            }

            ssize_t count = recvfrom(sockfd, buffer, BUF_SIZE, 0, (struct sockaddr *)&client_addr, &client_addr_len);
            if (count < 0) {
                perror("recvfrom");
                exit(1);
            }

            ssize_t send_count = sendto(sockfd, buffer, count, 0, (struct sockaddr *)&client_addr, client_addr_len);
            if (send_count < 0) {
                perror("sendto");
                exit(1);
            }
        }
    }

    close(sockfd);
    close(epollfd);

    return 0;
}

要编译这个程序，请使用以下命令：

gcc -o udp_server udp_server.c

然后运行它，指定要监听的端口：

./udp_server -p <port>

这个服务器会一直运行，直到你手动终止它。要测试这个服务器，你可以使用nc（netcat）工具发送UDP数据包。例如，如果服务器正在监听端口12345，你可以运行以下命令发送一个数据包：

echo "Hello, World!" | nc -u localhost 12345

服务器会将接收到的数据包内容原样返回给发送者。

以下是一个使用epoll和getopt的UDP客户端示例。这个客户端会向指定的服务器发送数据包，并接收服务器返回的数据包。

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

#define BUF_SIZE 1024
#define EPOLL_EVENTS_NUM 10

int main(int argc, char *argv[]) {
    int port = 0;
    char *server_ip = NULL;
    int opt;

    while ((opt = getopt(argc, argv, "p:s:")) != -1) {
        switch (opt) {
            case 'p':
                port = atoi(optarg);
                break;
            case 's':
                server_ip = optarg;
                break;
            default:
                fprintf(stderr, "Usage: %s [-p port] [-s server_ip]\n", argv[0]);
                exit(1);
        }
    }

    if (port == 0 || server_ip == NULL) {
        fprintf(stderr, "Please specify both port and server_ip with -p and -s options\n");
        exit(1);
    }

    int sockfd;
    struct sockaddr_in server_addr;

    sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    if (sockfd < 0) {
        perror("socket");
        exit(1);
    }

    memset(&server_addr, 0, sizeof(server_addr));
    server_addr.sin_family = AF_INET;
    server_addr.sin_port = htons(port);
    if (inet_pton(AF_INET, server_ip, &server_addr.sin_addr) <= 0) {
        perror("inet_pton");
        exit(1);
    }

    int epollfd = epoll_create1(0);
    if (epollfd < 0) {
        perror("epoll_create1");
        exit(1);
    }

    struct epoll_event event;
    event.events = EPOLLIN;
    event.data.fd = sockfd;

    if (epoll_ctl(epollfd, EPOLL_CTL_ADD, sockfd, &event) < 0) {
        perror("epoll_ctl");
        exit(1);
    }

    struct epoll_event events[EPOLL_EVENTS_NUM];
    char buffer[BUF_SIZE];

    printf("Please enter the message to send: ");
    fgets(buffer, BUF_SIZE, stdin);
    size_t len = strlen(buffer);
    if (buffer[len - 1] == '\n') {
        buffer[len - 1] = '\0';
    }

    ssize_t send_count = sendto(sockfd, buffer, len, 0, (struct sockaddr *)&server_addr, sizeof(server_addr));
    if (send_count < 0) {
        perror("sendto");
        exit(1);
    }

    while (1) {
        int n = epoll_wait(epollfd, events, EPOLL_EVENTS_NUM, -1);
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            if (events[i].events & EPOLLERR || events[i].events & EPOLLHUP || !(events[i].events & EPOLLIN)) {
                fprintf(stderr, "epoll error\n");
                close(events[i].data.fd);
                continue;
            }

            ssize_t count = recvfrom(sockfd, buffer, BUF_SIZE, 0, NULL, NULL);
            if (count < 0) {
                perror("recvfrom");
                exit(1);
            }

            printf("Received message from server: %s\n", buffer);
            break;
        }
    }

    close(sockfd);
    close(epollfd);

    return 0;
}

要编译这个程序，请使用以下命令：

gcc -o udp_client udp_client.c

然后运行它，指定要监听的端口和服务器的IP地址：

./udp_client -p <port> -s<server_ip>

这个客户端会向指定的服务器发送一条消息，然后等待服务器返回的数据包。如果收到服务器返回的数据包，它会将数据包内容打印到屏幕上。

posted @   付时凡  阅读(27)  评论(0)  编辑  收藏  举报
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