一、在前面讲过的回射客户/服务器程序中,服务器只能处理一个客户端的请求,如何同时服务多个客户端呢?在未讲到select/poll/epoll等高级IO之前,比较老土的办法是使用fork来实现。网络服务器通常用fork来同时服务多个客户端,父进程专门负责监听端口,每次accept一个新的客户端连接就fork出一个子进程专门服务这个客户端。但是子进程退出时会产生僵尸进程,父进程要注意处理SIGCHLD信号和调用wait清理僵尸进程,最简单的办法就是直接忽略SIGCHLD信号。
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> File Name: echoser.c
> Author: Simba
> Mail: dameng34@163.com
> Created Time: Fri 01 Mar 2013 06:15:27 PM CST
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#include<stdio.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/socket.h>
#include<unistd.h>
#include<stdlib.h>
#include<errno.h>
#include<arpa/inet.h>
#include<netinet/in.h>
#include<string.h>
#include<signal.h>
#define ERR_EXIT(m) \
do { \
perror(m); \
exit(EXIT_FAILURE); \
} while (0)
void do_service(int);
int main(void)
{
signal(SIGCHLD, SIG_IGN);
int listenfd; //被动套接字(文件描述符),即只可以accept, 监听套接字
if ((listenfd = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP)) < 0)
// listenfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)
ERR_EXIT("socket error");
struct sockaddr_in servaddr;
memset(&servaddr, 0, sizeof(servaddr));
servaddr.sin_family = AF_INET;
servaddr.sin_port = htons(5188);
servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
/* servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1"); */
/* inet_aton("127.0.0.1", &servaddr.sin_addr); */
int on = 1;
if (setsockopt(listenfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
ERR_EXIT("setsockopt error");
if (bind(listenfd, (struct sockaddr *)&servaddr, sizeof(servaddr)) < 0)
ERR_EXIT("bind error");
if (listen(listenfd, SOMAXCONN) < 0) //listen应在socket和bind之后,而在accept之前
ERR_EXIT("listen error");
struct sockaddr_in peeraddr; //传出参数
socklen_t peerlen = sizeof(peeraddr); //传入传出参数,必须有初始值
int conn; // 已连接套接字(变为主动套接字,即可以主动connect)
pid_t pid;
while (1)
{
if ((conn = accept(listenfd, (struct sockaddr *)&peeraddr, &peerlen)) < 0) //3次握手完成的序列
ERR_EXIT("accept error");
printf("recv connect ip=%s port=%d\n", inet_ntoa(peeraddr.sin_addr),
ntohs(peeraddr.sin_port));
pid = fork();
if (pid == -1)
ERR_EXIT("fork error");
if (pid == 0)
{
// 子进程
close(listenfd);
do_service(conn);
exit(EXIT_SUCCESS);
}
else
close(conn); //父进程
}
return 0;
}
void do_service(int conn)
{
char recvbuf[1024];
while (1)
{
memset(recvbuf, 0, sizeof(recvbuf));
int ret = read(conn, recvbuf, sizeof(recvbuf));
if (ret == 0) //客户端关闭了
{
printf("client close\n");
break;
}
else if (ret == -1)
ERR_EXIT("read error");
fputs(recvbuf, stdout);
write(conn, recvbuf, ret);
}
}
上述程序利用了一点,就是父子进程共享打开的文件描述符,因为在子进程已经用不到监听描述符,故将其关闭,而连接描述符对父进程也没价值,将其关闭。当某个客户端关闭,则read 返回0,退出循环,子进程顺便exit,但如果没有设置对SIGCHLD信号的忽略,则因为父进程还没退出,故子进程会变成僵尸进程。
现在先运行server,再打开另外两个终端,运行client(直接用回射客户/服务器程序中的客户端程序),可以看到server输出如下:
simba@ubuntu:~/Documents/code/linux_programming/UNP/socket$ ./echoser_fork recv connect ip=127.0.0.1 port=46452 recv connect ip=127.0.0.1 port=46453
在另一个终端ps一下:
simba@ubuntu:~$ ps aux | grep echoser simba 3300 0.0 0.0 2008 280 pts/0 S+ 22:10 0:00 ./echoser_fork simba 3303 0.0 0.0 2008 60 pts/0 S+ 22:10 0:00 ./echoser_fork simba 3305 0.0 0.0 2008 60 pts/0 S+ 22:10 0:00 ./echoser_fork simba 3313 0.0 0.0 4392 836 pts/3 S+ 22:12 0:00 grep --color=auto echoser simba@ubuntu:~$
发现共有3个进程,其中一个是父进程处于监听中,另外两个是子进程处于对客户端服务中,现在ctrl+c 掉其中一个client,由上面的分析可知对应服务的子进程也会退出,而因为我们设置了父进程对SIGCHLD信号进行忽略,故不会产生僵尸进程,输出如下:
simba@ubuntu:~$ ps aux | grep echoser simba 3300 0.0 0.0 2008 280 pts/0 S+ 22:10 0:00 ./echoser_fork simba 3305 0.0 0.0 2008 60 pts/0 S+ 22:10 0:00 ./echoser_fork simba 3321 0.0 0.0 4392 836 pts/3 S+ 22:13 0:00 grep --color=auto echoser
如果把29行代码注释掉,上述的情景输出可能为:
simba@ubuntu:~$ ps aux | grep echoser simba 3125 0.0 0.0 2004 280 pts/0 S+ 21:38 0:00 ./echoser_fork simba 3128 0.0 0.0 0 0 pts/0 Z+ 21:38 0:00 [echoser_fork] <defunct> simba 3130 0.0 0.0 2004 60 pts/0 S+ 21:38 0:00 ./echoser_fork simba 3141 0.0 0.0 4392 832 pts/3 S+ 21:40 0:00 grep --color=auto echoser
即子进程退出后变成了僵尸进程。
如果不想忽略SIGCHLD信号,则必须在信号处理函数中调用wait处理,但这里需要注意的是wait只能等待第一个退出的子进程,所以这里需要使用
waitpid。若当前只有一个子进程退出,则waitpid一次之后因为其他子进程状态尚未改变,故返回0退出循环;若几个连接同时断开,信号因为不能排队
而只接收到一个SIGCHLD信号,waitpid多次之后已经不存在子进程了,返回-1退出循环。如下所示:
signal(SIGCHLD, handler);
.....................
void handler(int sig)
{
/* wait(NULL); //只能等待第一个退出的子进程 */
while (waitpid(-1, NULL, WNOHANG) > 0)
;
}
二、在最基本的回射客户/服务器程序中,服务器只能被动接收客户端的信息,而不能主动发送信息给客户端,如果我们想实现对等通信,即P2P,可以
在服务器程序用使用两个进程,一个进程接收用户的输入并发送给客户端,另一个进程被动接收客户端的消息并打印出来,此进程当read 返回0 时得知
客户端已经关闭需要退出进程,此时尚有另一个进程未退出,可以通过在退出前发送消息给它,在消息处理函数中退出。当然客户端也必须使用双进
程,原理与服务器程序相同。
下面贴出服务器端程序:
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> File Name: echoser.c
> Author: Simba
> Mail: dameng34@163.com
> Created Time: Fri 01 Mar 2013 06:15:27 PM CST
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#include<stdio.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/socket.h>
#include<unistd.h>
#include<stdlib.h>
#include<errno.h>
#include<arpa/inet.h>
#include<netinet/in.h>
#include<string.h>
#include<signal.h>
#define ERR_EXIT(m) \
do { \
perror(m); \
exit(EXIT_FAILURE); \
} while (0)
void handler(int sig)
{
printf("recv a sig=%d\n", sig);
exit(EXIT_SUCCESS);
}
int main(void)
{
int listenfd; //被动套接字(文件描述符),即只可以accept
if ((listenfd = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP)) < 0)
// listenfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)
ERR_EXIT("socket error");
struct sockaddr_in servaddr;
memset(&servaddr, 0, sizeof(servaddr));
servaddr.sin_family = AF_INET;
servaddr.sin_port = htons(5188);
servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
/* servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1"); */
/* inet_aton("127.0.0.1", &servaddr.sin_addr); */
int on = 1;
if (setsockopt(listenfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
ERR_EXIT("setsockopt error");
if (bind(listenfd, (struct sockaddr *)&servaddr, sizeof(servaddr)) < 0)
ERR_EXIT("bind error");
if (listen(listenfd, SOMAXCONN) < 0) //listen应在socket和bind之后,而在accept之前
ERR_EXIT("listen error");
struct sockaddr_in peeraddr; //传出参数
socklen_t peerlen = sizeof(peeraddr); //传入传出参数,必须有初始值
int conn; // 已连接套接字(变为主动套接字,即可以主动connect)
if ((conn = accept(listenfd, (struct sockaddr *)&peeraddr, &peerlen)) < 0)
ERR_EXIT("accept error");
printf("recv connect ip=%s port=%d\n", inet_ntoa(peeraddr.sin_addr),
ntohs(peeraddr.sin_port));
pid_t pid;
pid = fork();
if (pid == -1)
ERR_EXIT("fork error");
if (pid == 0)
{
signal(SIGUSR1, handler);
char sendbuf[1024] = {0};
while (fgets(sendbuf, sizeof(sendbuf), stdin) != NULL)
{
write(conn, sendbuf, strlen(sendbuf));
memset(sendbuf, 0, sizeof(sendbuf));
}
exit(EXIT_SUCCESS);
}
else
{
char recvbuf[1024];
while (1)
{
memset(recvbuf, 0, sizeof(recvbuf));
int ret = read(conn, recvbuf, sizeof(recvbuf));
if (ret == -1)
ERR_EXIT("read error");
else if (ret == 0)
{
printf("peer close\n");
break;
}
fputs(recvbuf, stdout);
}
kill(pid, SIGUSR1); //父进程退出时发送信号给子进程
exit(EXIT_SUCCESS);
}
}
客户端程序与服务器端程序的改变差不多,就不贴了,这里是使用父子进程来完成对等通信,即双方都可以发送信息给对方,也可以接收对方的信息,
上面使用了kill 函数来发现自定义信号,如果子进程发送信号给父进程,可以使用getppid 函数得到父进程的id。输出如下:
simba@ubuntu:~/Documents/code/linux_programming/UNP/socket$ ./p2pser recv connect ip=127.0.0.1 port=56404 fsafd //<< server 输入 fds ^C
simba@ubuntu:~/Documents/code/linux_programming/UNP/socket$ ./p2pcli fsafd fds //<< client 输入 peer close recv a sig=10
注意,ctrl+c 会将前台进程组中的两个进程都终止掉,即父子进程都打开了conn,只有两个进程都close(conn),将file 的引用计数减为0,才会真正关
闭sockfs 文件,这样client 其中一个进程才能read 返回0打印peer close,并发信号给另一个进程,在信号处理函数中退出。