Socket編程實踐(3) 多連接服務器實現與簡單P2P聊天程序例程

SO_REUSEADDR選項

在上一篇文章的最后我們貼出了一個簡單的C/S通信的例程。在該例程序中，使用"Ctrl+c"結束通信后，服務器是無法立即重啟的，如果嘗試重啟服務器，將被告知：

bind: Address already in use

原因在于服務器重新啟動時需要綁定地址：

bind (listenfd , (struct sockaddr*)&servaddr, sizeof(servaddr));

而這個時候網絡正處于TIME_WAIT的狀態，只有在TIME_WAIT狀態退出后，套接字被刪除，該地址才能被重新綁定。TIME_WAIT的時間是兩個MSL，大約是1~4分鐘。若每次服務器重啟都需要等待TIME_WAIT結束那就太不合理了，好在選項SO_REUSEADDR能夠解決這個問題。
服務器端盡可能使用REUSEADD，在bind()之前調用setsockopt來設置SO_REUSEADDR套接字選項，使用SO_REUSEADDR選項可以使不必等待TIME_WAIT狀態消失就可以重啟服務器。

/*設置地址重復使用*/
int on = 1; //on為1表示開啟
if(setsockopt(listenfp ,SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,&on，sieof(on))<0)ERR_EXIT("setsockopt error");

處理多客戶的服務器

在上一篇文章例程中，服務器端只能夠連接一個客戶端，并不能處理多個客戶端的連接。原因在于服務器使用accept從已連接隊列中獲取一個連接后，便進入了對該連接的服務中，處于while循環狀態。當一個新的客戶端連接已經放入已連接隊列時，服務器并不能執行到accpet的代碼去獲取隊列中的連接。
為了解決這個問題，我們可以fork()一個子進程，讓子進程來處理一個客戶端的連接，而父進程循環執行accept的代碼，獲取新的連接：

        int conn ;while(1){conn = accept(listenfd,(struct sockaddr*)&peeraddr,&peerlen);if(conn <0)ERR_EXIT("accept error");elseprintf("連接到服務器的客戶端的IP地址是：%s,端口號是：%d\n",inet_ntoa(peeraddr.sin_addr),htons(peeraddr.sin_port));pid_t pid ;pid = fork();//創建一個新進程if (pid ==0) //子進程{close(listenfd); //子進程不需要監聽套接字，將其關閉/*循環獲取數據、發送數據*/char recvbuf[1024];while(1){memset(recvbuf,0,sizeof(recvbuf));int ret = read(conn,recvbuf ,sizeof(recvbuf));fputs(recvbuf,stdout);write(conn,recvbuf,sizeof(recvbuf));}exit(EXIT_SUCCESS);}if(pid >0) //父進程{close(conn);//父進程無需該連接套接字，它的任務是執行accept獲取連接      }else {close(conn);}}

啟動服務器端，使用多個客戶端進行連接，可以看到服務器能夠同時處理多個連接：

實現一個P2P簡單聊天程序

為了實現聊天的功能，客戶端與服務器端都需要有一個進程來讀取連接，另一個進程來處理鍵盤輸入。使用fork()來完成這個簡單的聊天程序。
客戶端程序：

//p2pcli.c
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<errno.h>
#include<signal.h>
#include<arpa/inet.h>
#include<netinet/in.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/socket.h>
#include<string.h>
#define ERR_EXIT(m)\do \{\perror(m);\exit(EXIT_FAILURE);\}while(0)
void handler()
{exit(EXIT_SUCCESS);
}
int main()
{/*創建一個套接字*/int sock = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);if(sock == -1){ERR_EXIT("socket");}/*定義一個地址結構*/struct sockaddr_in servaddr;memset(&servaddr,0,sizeof(servaddr));servaddr.sin_family = AF_INET;servaddr.sin_port = htons(5888);servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");/*進行連接*/if(connect(sock,(struct sockaddr*)&servaddr,sizeof(servaddr))<0){ERR_EXIT("connect");}else{printf("連接成功\n");}pid_t pid ;pid = fork();if(pid == -1)ERR_EXIT("fork");if(pid == 0) //子進程復制接收數據并顯示出來{char recvbuf[1024]={0};while(1){memset(recvbuf,0,sizeof(recvbuf));int ret = read(sock ,recvbuf,sizeof(recvbuf));if(ret == -1){ERR_EXIT("read");}if(ret == 0) //連接關閉{printf("連接關閉\n");kill(getppid(),SIGUSR1);break;}else{printf("接收到信息：");fputs(recvbuf,stdout);}}}else //父進程負責從鍵盤接收輸入并發送{signal(SIGUSR1,handler);char sendbuf[1024]={0}  ;while(fgets(sendbuf,sizeof(sendbuf),stdin)!=NULL){write(sock,sendbuf,strlen(sendbuf));memset(&sendbuf,0,sizeof(sendbuf));}}close(sock);return 0;
}

服務器端程序：

// p2pser.c
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<errno.h>
#include<signal.h>
#include<arpa/inet.h>
#include<netinet/in.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/socket.h>
#include<string.h>
#define ERR_EXIT(m)\do \{\perror(m);\exit(EXIT_FAILURE);\}while(0)
/*信號處理函數*/
void handler(int sig)
{exit(EXIT_SUCCESS);
}
int main()
{/* 創建一個套接字*/int listenfd= socket(AF_INET ,SOCK_STREAM,0);if(listenfd==-1)ERR_EXIT("socket");/*定義一個地址結構并填充*/struct sockaddr_in addr;addr.sin_family = AF_INET;   //協議族為ipv4addr.sin_port = htons(5888); //綁定端口號addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);//主機字節序轉為網絡字節序/*重復使用地址*/int on = 1;if(setsockopt(listenfd,SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,&on,sizeof(on))<0){ERR_EXIT("setsockopt");}/*將套接字綁定到地址上*/if(bind(listenfd,(const struct sockaddr *)&addr ,sizeof(addr))==-1){ERR_EXIT("bind");}/*監聽套接字，成為被動套接字*/if(listen(listenfd,SOMAXCONN)<0){ERR_EXIT("Listen");}struct sockaddr_in peeraddr;socklen_t peerlen = sizeof(peeraddr);int conn ;conn = accept(listenfd,(struct sockaddr*)&peeraddr,&peerlen);if(conn <0)ERR_EXIT("accept error");elseprintf("連接到服務器的客戶端的IP地址是：%s,端口號是：%d\n",inet_ntoa(peeraddr.sin_addr),htons(peeraddr.sin_port));pid_t pid ;pid = fork();//創建一個新進程if(pid == -1){ERR_EXIT("fork");}if(pid == 0)//子進程{signal(SIGUSR1,handler);char sendbuf[1024] = {0};while(fgets(sendbuf,sizeof(sendbuf),stdin)!=NULL){write(conn,sendbuf,sizeof(sendbuf));memset(sendbuf,0,sizeof(sendbuf));}exit(EXIT_SUCCESS);}else    //父進程 用來獲取數據{char recvbuf [1024]={0};while(1){memset(recvbuf,0,sizeof(recvbuf));int ret = read(conn ,recvbuf,sizeof(recvbuf));if(ret == -1){ERR_EXIT("read");}if(ret == 0) //對方已關閉 {printf("對方關閉\n");break;}fputs(recvbuf,stdout);}kill(pid,SIGUSR1);exit(EXIT_SUCCESS);}/*關閉套接字*/close(listenfd);close(conn);return 0;