linux 网络编程:使用两线程实现socket同时收发数据

2019-07-13 01:31发布

    工作中最近有使用到socket 向客户端同时发送和接收数据,因为是嵌入式linux设备,且要求只能同时一个客户端连接该端口。考虑到节省系统资源,只创建了两个线程分别实现服务端的收发数据。下面直接上代码,该代码为在PC机上程序,已作详细注释。 server.c #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #define MAXLINE 256 #define PORT 6666 int listenfd; int connfd; pthread_t read_id, write_id; /* linux ctrl + C 会产生 SIGINT信号 接收到SIGINT 信号进入该函数 */ void stop(int signo) { printf("stop "); close(connfd); close(listenfd); _exit(0); } /* 当客户端断开连接的时候, 在服务端socket send进程可以收到收到信号SIGPIPE, 收到SIGPIPE信号进入该函数结束创建的线程。 */ void signal_pipe(int signo) { pthread_kill(read_id,SIGQUIT);//向read线程发送SIGQUIT pthread_join(read_id,NULL); //阻塞线程运行,直到read 线程退出。 close(connfd); //关闭连接 printf("read pthread out "); pthread_exit(0); //结束write 线程 } /* read 线程接收到SIGQUIT信号, 执行线程退出操作 */ void pthread_out(int signo) { pthread_exit(0); } /* read 线程执行函数 */ void* read_func(void* arg) { char readbuff[MAXLINE]; int n = 0; int fd; fd = *(int*)arg; /*main 主进程传递过来的连接文件描述符*/ memset(&readbuff,0,sizeof(readbuff)); signal(SIGQUIT,pthread_out); /* 注册SIGQUIT 信号*/ while(1) { n = recv(fd, readbuff, MAXLINE, 0); /*recv 在这里是阻塞运行*/ if(n > 0) { printf("server recv data: %s ",readbuff); } }; } /* write 线程执行函数 */ void* write_func(void* arg) { char writebuff[MAXLINE]; char* write = "I am server"; unsigned char i = 0; int num = 0; int fd; fd = *(int*)arg; memset(&writebuff,0,sizeof(writebuff)); signal(SIGPIPE,signal_pipe); /* 注册 SIGPIPE信号 */ while(1) { sleep(1); send(fd,write,strlen(write)+1,0);/*向客户端发送数据*/ } } int main(int argc, char** argv) { char buff[MAXLINE]; int num; int addrlen; struct sockaddr_in server_addr; /*服务器地址结构*/ struct sockaddr_in client_addr; /*客户端地址结构*/ if((listenfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0)) == -1)/*建立一个流式套接字*/ { printf("create socket error: %s(errno: %d) ",strerror(errno),errno); exit(0); } /*设置服务端地址*/ addrlen = sizeof(struct sockaddr_in); memset(&server_addr, 0, addrlen); server_addr.sin_family = AF_INET; /*AF_INET表示 IPv4 Intern 协议*/ server_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); /*INADDR_ANY 可以监听任意IP */ server_addr.sin_port = htons(PORT); /*设置端口*/ /*绑定地址结构到套接字描述符*/ if( bind(listenfd, (struct sockaddr*)&server_addr, sizeof(server_addr)) == -1) { printf("bind socket error: %s(errno: %d) ",strerror(errno),errno); exit(0); } /*设置监听队列,这里设置为1,表示只能同时处理一个客户端的连接*/ if( listen(listenfd, 1) == -1) { printf("listen socket error: %s(errno: %d) ",strerror(errno),errno); exit(0); } signal(SIGINT,stop); /*注册SIGINT 信号*/ while(1) { printf("wait client accpt "); if( (connfd = accept(listenfd, (struct sockaddr*)&client_addr, &addrlen)) == -1)/*接收客户端的连接,这里会阻塞,直到有客户端连接*/ { printf("accept socket error: %s(errno: %d)",strerror(errno),errno); continue; } if(pthread_create(&read_id,NULL,read_func,&connfd))/*创建 read 线程*/ { printf("pthread_create read_func err "); } if(pthread_create(&write_id,NULL,write_func,&connfd))/*创建 write 线程*/ { printf("pthread_create write_func err "); } pthread_join(write_id,NULL); /*阻塞,直到write进程退出后才进行新的客户端连接*/ printf("write pthread out "); } }     这里需要特别注意线程资源的回收,因为每次与客户端建立连接,服务端都会创建连个线程,因此我们需要在客户端断开连接时回收线程资源。在这里有两种方式来检测客户端是否已经断开连接。第一:上面server.c服务端使用的,当客户端断开连接时,send 所在的进程会收到一个SIGPIPE信号,服务端收到SIGPIPE信号就进行线程退出操作。第二:recv函数在对方断开连接它会返回参数0,根据该参数也可以知道客户端已经断开了连接。在下面你的client.c客户端测试程序使用的就是这种方式。
    这里还有一个问题,signal(SIGPIPE,signal_pipe)函数的注册,我本来是把它放置在主线程main函数中,然后在signal_pipe 同时回收read 和 write线程,结果read进程可以正常回收,write线程却回收失败,具体原因也不清楚,求高人指点。于是我就是用SIGQUIT信号,在write线程收到SIGPIPE信号时,通知read线程退出,直到其退出再退出write线程。这样就实现了系统资源的回收。 client客户端测试程序: #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #define MAXLINE 256 #define PORT 6666 int fd; /* linux ctrl + C 会产生 SIGINT信号 接收到SIGINT 信号进入该函数 */ void stop(int signo) { printf("client stop "); close(fd); _exit(0); } /*客户端处理函数*/ void client_process(void) { char readbuff[MAXLINE]; char writebuff[MAXLINE]; char * write = "I am client"; int num = 0; while(1) { num = recv(fd,readbuff,MAXLINE,0);/*接收服务端的数据,recv在这里如果没有数据会阻塞*/ if(num > 0) { printf("client read data : %s ",readbuff); send(fd, write, strlen(write)+1, 0); /*接收到数据后再向服务端发送一个字符串*/ } else if(num == 0)/*recv返回值为0 的时候表示服务端已经断开了连接*/ { stop(1); /*执行退出操作*/ } } } int main(int argc, char** argv) { struct sockaddr_in server_addr; struct sockaddr_in client_addr; int ret; fd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);/*建立流式套接字*/ if(fd < 0) { printf("clinet socket err "); } /*设置服务端地址*/ memset(&server_addr,0,sizeof(server_addr)); server_addr.sin_family = AF_INET; /*AF_INET表示 IPv4 Intern 协议*/ server_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);/*INADDR_ANY 可以监听任意IP */ server_addr.sin_port = htons(PORT); /*设置端口*/ inet_pton(AF_INET,argv[1],&server_addr.sin_addr);/*将用户输入的字符串类型的IP地址转为整型*/ connect(fd,(struct sockaddr*)&server_addr,sizeof(server_addr));/*连接服务器*/ signal(SIGINT,stop); /*注册SIGINT信号*/ client_process(); /*进入处理函数*/ close(fd);/*关闭文件*/ return 0; }     在客户端是用recv 函数的返回值判断服务端是否断开连接而不是SIGPIPE信号,主要是在这程序中,我的实现是send函数在接收到服务端的数据才发送,所以如果在这里不会触发SIGPIPE信号。如果要实现客户端的独立收发,可以模仿服务端的实现方式,这里不再现实。 下面是测试执行情况: root@ubuntu:/home/share/Socket# ./server wait client accpt server recv data: I am client server recv data: I am client server recv data: I am client server recv data: I am client server recv data: I am client server recv data: I am client server recv data: I am client server recv data: I am client read pthread out write pthread out wait client accpt server recv data: I am client server recv data: I am client server recv data: I am client read pthread out write pthread out wait client accpt root@ubuntu:/home/share/Socket# ./client 127.0.0.1 client read data : I am server client read data : I am server client read data : I am server client read data : I am server client read data : I am server client read data : I am server client read data : I am server client read data : I am server ^Cclient stop root@ubuntu:/home/share/Socket# ./client 127.0.0.1 client read data : I am server client read data : I am server client read data : I am server ^Cclient stop root@ubuntu:/home/share/Socket#     执行服务端从程序等待客户连接,执行客户端程序与服务端建立连接,服务端每秒向客户端发送字符串:I am server,客户端接收到数据后向服务端发送字符串: I am client 。在client端按下ctrl + c 结束客户端程序,服务端检测到客户端断开连接后,关闭文件描述符,回收创建的read 和write 线程。 root@ubuntu:/home/share/Socket# ./server wait client accpt server recv data: I am client server recv data: I am client server recv data: I am client server recv data: I am client server recv data: I am client ^Cstop root@ubuntu:/home/share/Socket# root@ubuntu:/home/share/Socket# ./client 127.0.0.1 client read data : I am server client read data : I am server client read data : I am server client read data : I am server client read data : I am server client stop root@ubuntu:/home/share/Socket#   在服务端按下ctlc + c 服务端检测到SIGINT信号,关闭文件描述符结束程序,整个进程全部退出。客户端检测到服务端断开连接后,执行退出操作。 这里实现的是只有一个客户端同时连接时的处理方式,如果要处理多客户端同时连接,使用这种方式好像并不合适,可以使用多进程的方式处理。