Socket通信中的多进程编程实例

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

   

服务器端代码

  1 #include <sys/types.h>
  2 #include <sys/socket.h>                         // 包含套接字函数库
  3 #include <stdio.h>
  4 #include <netinet/in.h>                         // 包含AF_INET相关结构
  5 #include <arpa/inet.h>                      // 包含AF_INET相关操作的函数
  6 #include <unistd.h>
  7 #include<string.h>
  8 #include<stdlib.h>
  9 #include<fcntl.h>
 10 #include<sys/shm.h>
 11 
 12 #define MYPORT    8887  
 13 #define MYKEY   12345
 14 #define SIZE    10240
 15 
 16 int main()
 17 {    
 18     char buf[100];
 19     memset(buf,0,100);   
 20    
 21     int server_sockfd,client_sockfd;   
 22     socklen_t server_len,client_len;   
 23     struct sockaddr_in server_sockaddr,client_sockaddr;   
 24     printf("\n======================server initialization======================\n"); 
 25     server_sockfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM, 0); // 定义套接字类型   
 26     server_sockaddr.sin_family = AF_INET;
 27     server_sockaddr.sin_port = htons(MYPORT);
 28     server_sockaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); 
 29     server_len = sizeof(server_sockaddr);
 30    
 31     //允许重复使用本地地址和套接字绑定
 32     int on = 1;
 33     setsockopt(server_sockfd,SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,&on,sizeof(on));
 34    
 35     //绑定端口
 36     if(bind(server_sockfd,(struct sockaddr *)&server_sockaddr,server_len)==-1)
 37     {
 38         perror("bind");
 39         exit(1);
 40     }   
 41    
 42     //监听端口
 43     if(listen(server_sockfd,5) == -1)
 44     {
 45         perror("listen");
 46         exit(1);   
 47     }
 48       
 49     client_len = sizeof(client_sockaddr);   
 50     pid_t ppid,pid;
 51   
 52     while(1)
 53     {  
 54         if((client_sockfd=accept(server_sockfd,(struct sockaddr *)&client_sockaddr,&client_len))==-1)
 55         {
 56              perror("accept error");
 57              exit(1);
 58         }
 59         else
 60         {
 61             send(client_sockfd,"You have connect Server!",strlen("You have connect Server!"),0);
 62         }
 63    
 64         printf("\n%s:%d Login server!\n\n",inet_ntoa(client_sockaddr.sin_addr), ntohs(client_sockaddr.sin_port));
 65    
 66         ppid = fork();    //创建子进程
 67    
 68         if(ppid == -1)
 69         {
 70             printf("fork 1 failed:");
 71         }
 72         else if(ppid == 0)    //子进程用于接收客户端信息并发送
 73         {           
 74             int recvbytes;
 75             pid = fork();    //再次创建子进程
 76             
 77             if(pid == -1)
 78             {
 79                 printf("fork 2 failed:");
 80                 exit(1);
 81             }
 82             else if(pid == 0) //子进程的子进程用于接收消息
 83             {              
 84                 while(1)
 85                 {          
 86                     bzero(buf,100);
 87                     if((recvbytes = recv(client_sockfd,buf,100,0))==-1)
 88                     {
 89                         perror("read client_sockfd failed:");
 90                     }
 91                     else if(recvbytes != 0)
 92                     {                        
 93                         buf[recvbytes] = '\0';
 94                         usleep(10000);
 95                         printf("%s:%d said:%s\n",inet_ntoa(client_sockaddr.sin_addr), ntohs(client_sockaddr.sin_port), buf);
 96 
 97                         //将客户端发送过来的消息发回给客户
 98                         if(send(client_sockfd,buf,recvbytes,0)==-1){ 
 99                             perror("send error");
100                             break;
101                         }
102                     }
103                 }
104             }
105             else if(pid>0)  //此时的id为子进程id 
106             {    
107 
108             }    
109         }
110          else if(ppid>0)
111         {             
112             //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
113             close(client_sockfd);
114         }    
115     }
116     return 0;
117 }

 

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。