linux socke编程实例：一个简单的echo服务器程序

Posted 2021-05-18 海枫

    也许是第一次真正使用linux操作系统，忽然对丢弃已久的C产生了很大的兴趣，最近想学点linux的知识，在linux的世界里面，接触得最多的还是C，故有感写一下linux的socket程序。
    也许很多朋友会像我一样，这样的程序在Java写得太多，以至对Socket的通信细节还不曾忘怀。由于未有linux下 的 编程经验，在写程序过程中碰到很多不懂的东西，经过google一翻后，终于把一些基本的东西搞懂了。好了，闲话少讲，下面说说编程的想法。
    本文编的是echo服务器示例程序，当收到客户端的数据，服务器把数据不经加工地发送给客户。采用TCP连接，采用端口8080进行设计，在整个过程中主要涉及socket的通信。

首先建立一个 socket，代码如下：

int socketfd;
socketfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

 socket函数是我们写socket程序遇到的第一个函数，它在指定的协议上创建一个socket，它的函数说明如下所示：

#include <sys/socket.h>
int socket ( int AddressFamily,  int Type, int  Protocol)

其中：AddressFamily参数指定socket操作中所要解释的网络地址类型，值为如下之一：

AF_UNIX

表示操作系统文件路径

AF_INET

表示Internet网络地址

AF_NS

表示XEROX网络地址

Type参数表明了通信的语义，即通信连接的方式。参数为如下之一：

SOCK_STREAM

提供稳定可靠的连接，并且是双向的通信方式，如TCP。

SOCK_DGRAM

提供无连接的数据报通信，如UDP。

SOCK_RAW

提供该问内部网络协议和网络接口， 只有root用户才可以使用些协议。

返回值：成功则返socket描述符，出错则返回-1，可通过errno代码进行查看错误原因。

再次，把socket绑定到本机上，代码如下：

    struct  sockaddr_in sa;
    bzero( & sa,  sizeof (sa));
    sa.sin_family  =  AF_INET;
    sa.sin_port  =  htons(EHCO_PORT);
    sa.sin_addr.s_addr  =  htons(INADDR_ANY);
    bzero( & (sa.sin_zero),  8 );

     if (bind(socketfd, ( struct  sockaddr  * ) & sa,  sizeof (sa)) !=   0 )
    {
        printf( " bind failed " );
        printf( " errno=%d " , errno);
        exit( 1 );
    }
     else
    {
        printf( " bind successfully " );
    }

上面的代码中，定义一个scokaddr_in 结构体变量sa，然后填机服务所要开通的端口号和地址。
 sa.sin_family = AF_INET;
 >表明地址类型
 sa.sin_port = htons(EHCO_PORT);
＞端口号为8080
    sa.sin_addr.s_addr = htons(INADDR_ANY);
 >表明绑定在本机

  然后利用bind函数，把刚才已建立的socket作为参数，绑定起来。

绑定完成后，服务器要侦听客户端的连接，因此首先要完成侦听设置这一过程，由listen函数实现，代码如下：

if(listen(socketfd ,MAX_CLIENT_NUM) != 0)
    ...{
        printf("listen error ");
        exit(1);
    }
    else
    ...{
        printf("listen successfully ");
    }

 listen(socketfd, MAX_CLIENT_NUM)表明在socketfd上侦听，其中客户个数最大值为MAX_CLIENT_NUM。

完成侦听后，可以让客户与服务器进行连接了。服务想获得客户的请求，则需要通过 accept函数来获得。同时，需要采用一个sockaddr_in结构体来获得客户的信息。代码如下：

    int  clientfd;  
     struct  sockaddr_in clientAdd;
     char  buff[ 101 ];
    socklen_t len  =   sizeof (clientAdd);
     int  closing  = 0 ;
     while ( closing  ==   0    &&  (clientfd  =  accept(socketfd, ( struct  sockaddr  * ) & clientAdd,  & len))  > 0  )
    {
         int  n;
         while ((n  =  recv(clientfd,buff,  100 , 0  ))  >   0 )
        {
            printf( " number of receive bytes = %d " , n);
            write(STDOUT_FILENO, buff, n);
            send(clientfd, buff, n,  0 );
            buff[n]  =   ' ' ;
             if (strcmp(buff,  " quit " )  ==   0 )
            {
                 break ;
            }
             else   if (strcmp(buff,  " close " )  ==   0 )
            {
                 // server closing
                closing  =   1 ;
                printf( " server is closing " );
                 break ;
            }
        }

        close(clientfd);
    }

其中clientfd为客户的socket，在服务器端，每接受一个客户连接，都会返回一个客户的socket描述符，服务器根据它与客户进行通信。clientAdd为客户地址信息的结构体，在accept函数中完成对它的填充，可依此得到客户的地址信息。

 while( closing == 0  && (clientfd = accept(socketfd, (struct sockaddr *)&clientAdd, &len)) >0 )
等待第一个客户，当第一个客户的请求来到服务器后，该函数会返回，clientfd为客户的socket描述符。
接着进行通信
 while((n = recv(clientfd,buff, 100,0 )) > 0)
等待客户的数据，收到数据后，在标准输入出显示接收的数据信息，并把它发送回给客户：send(clientfd, buff, n, 0);
在这里，我们采用简单的命令对通信进行控制，quit表示客户要结束通信过程，而 close表示客户请求关闭服务器。关闭只需使用 close函数即可完成。

下面是完整的代码：

#include  < netdb.h >
#include  < sys / socket.h >
#include  < errno.h >
#include  < stdio.h >
#include  < unistd.h >

#define  EHCO_PORT    8080
#define  MAX_CLIENT_NUM        10

int  main()
{
     int  socketfd;
    socketfd  =  socket(AF_INET, SOCK_STREAM,  0 );
       
     if (socketfd  ==   - 1 )
    {
        printf( " errno=%d " , errno);
        exit( 1 );
    }
     else
    {
        printf( " socket create successfully " );
    }

     struct  sockaddr_in sa;
    bzero( & sa,  sizeof (sa));
    sa.sin_family  =  AF_INET;
    sa.sin_port  =  htons(EHCO_PORT);
    sa.sin_addr.s_addr  =  htons(INADDR_ANY);
    bzero( & (sa.sin_zero),  8 );

     if (bind(socketfd, ( struct  sockaddr  * ) & sa,  sizeof (sa)) !=   0 )
    {
        printf( " bind failed " );
        printf( " errno=%d " , errno);
        exit( 1 );
    }
     else
    {
        printf( " bind successfully " );
    }

     // listen
     if (listen(socketfd ,MAX_CLIENT_NUM)  !=   0 )
    {
        printf( " listen error " );
        exit( 1 );
    }
     else
    {
        printf( " listen successfully " );
    }

     int  clientfd;
     struct  sockaddr_in clientAdd;
     char  buff[ 101 ];
    socklen_t len  =   sizeof (clientAdd);
     int  closing  = 0 ;
     while ( closing  ==   0    &&  (clientfd  =  accept(socketfd, ( struct  sockaddr  * ) & clientAdd,  & len))  > 0  )
    {
         int  n;
         while ((n  =  recv(clientfd,buff,  100 , 0  ))  >   0 )
        {
            printf( " number of receive bytes = %d " , n);
            write(STDOUT_FILENO, buff, n);
            send(clientfd, buff, n,  0 );
            buff[n]  =   ' ' ;
             if (strcmp(buff,  " quit " )  ==   0 )
            {
                 break ;
            }
             else   if (strcmp(buff,  " close " )  ==   0 )
            {
                 // server closing
                closing  =   1 ;
                printf( " server is closing " );
                 break ;
            }
        }

        close(clientfd);
    }

    close(socketfd);

     return   0 ;
}

    经过cc编译后，即可运行。在这里我们写的程序是服务器程序，要想完成通信，也得写一个客户端程吧？？？
    呵呵，我们先把客户端的程序放下来，先测测我们服务器程序吧。在这里，我们使用 telnet充当客户端进行测试，telnet可以说是一个很好的客户端程序。呵呵：
本机IP为192.168.0.69,整个通信过程如下：

linyongting@linyongting: ~ $ telnet  192.168 . 0.69   8080
Trying  192.168 . 0.69 ...
Connected to  192.168 . 0.69 .
Escape character  is   ' ^] ' .
hello !  This  is  my first packet.Can you reply to me ?
hello !  This  is  my first packet.Can you reply to me ?
Ohh, U did it !
Ohh, U did it !
see U next time !!!
see U next time !!!
quit
quit
Connection closed by foreign host.
linyongting@linyongting: ~ $ telnet  192.168 . 0.69   8080
Trying  192.168 . 0.69 ...
Connected to  192.168 . 0.69 .
Escape character  is   ' ^] ' .
close
close
Connection closed by foreign host.

上面连接了两次，第一次时，与服务器通信3次，每次发信息过去后，都收到与发出来一模一样的信息。当用户输入quit的时候，服务端就会关闲与客户通信的socket，通信结束。第二次客户只输入close，服务器响应后马上关闭服务器，同时也关闭客户端。下面是服务器的显示内容：

linyongting@linyongting: ~/ program / c$ . / echoServer
socket create successfully
bind successfully
listen successfully
//第一次通信
number of receive bytes  =   53
hello !  This  is  my first packet.Can you reply to me ?
number of receive bytes  =   16
Ohh, U did it !
number of receive bytes  =   20
see U next time !!!
number of receive bytes  =   6
quit
//第二次通信
number of receive bytes  =   7
close
server  is  closing

当客户端输入quit时，只是客户端关闭，服务器还接着为其它客服端服务。当客户端输入 close时，服务关闭。

当前出现的问题：
    我们的服务器序程只能与一个客户端进行通信，只能当客户端发出quit命令关闭后才能与下一个客户端通信。

如何解决：等待下一篇文章和大家分析一下解决方法。