在Linux系统实现服务器端和客户端的多线程并发通信

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先导知识：

在Linux系统实现服务器端和客户端的套接字通信_小梁今天敲代码了吗的博客-CSDN博客

线程同步（一）_小梁今天敲代码了吗的博客-CSDN博客

线程同步（二）_小梁今天敲代码了吗的博客-CSDN博客

线程同步（三）_小梁今天敲代码了吗的博客-CSDN博客

如果要编写多进程版的并发服务器程序，首先要考虑，创建出的多个进程都是什么角色，这样就可以在程序中对号入座了。在Tcp服务器端一共有两个角色，分别是：监听和通信，监听是一个持续的动作，如果有新连接就建立连接，如果没有新连接就阻塞。关于通信是需要和多个客户端同时进行的，因此需要多个进程，这样才能达到互不影响的效果。进程也有两大类：父进程和子进程，通过分析我们可以这样分配进程：

父进程：
- 负责监听，处理客户端的连接请求，也就是在父进程中循环调用accept()函数
- 创建子进程：建立一个新的连接，就创建一个新的子进程，让这个子进程和对应的客户端通信
- 回收子进程资源：子进程退出回收其内核PCB资源，防止出现僵尸进程
子进程：负责通信，基于父进程建立新连接之后得到的文件描述符，和对应的客户端完成数据的接收和发送。
- 发送数据：send() / write()
- 接收数据：recv() / read()

在多进程版的服务器端程序中，多个进程是有血缘关系，对应有血缘关系的进程来说，还需要想明白他们有哪些资源是可以被继承的，哪些资源是独占的，以及一些其他细节：

子进程是父进程的拷贝，在子进程的内核区PCB中，文件描述符也是可以被拷贝的，因此在父进程可以使用的文件描述符在子进程中也有一份，并且可以使用它们做和父进程一样的事情。
父子进程有用各自的独立的虚拟地址空间，因此所有的资源都是独占的
为了节省系统资源，对于只有在父进程才能用到的资源，可以在子进程中将其释放掉，父进程亦如此。
由于需要在父进程中做accept()操作，并且要释放子进程资源，如果想要更高效一下可以使用信号的方式处理

服务器端代码：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <arpa/inet.h>//提供IP地址转换函数
#include <pthread.h>//信息结构体
struct SockInfo
{struct sockaddr_in addr;int fd;
};
struct SockInfo infos[512];//用来存储客户端信息
//声明子线程任务函数
void* working(void* arg);
int main()
{//1.创建监听的套接字int fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);if (fd == -1){perror("socket");//perror(s) 用来将上一个函数发生错误的原因输出到标准设备,参数 s 所指的字符串会先打印出，后面再加上错误原因字符串。此错误原因依照全局变量errno的值来决定要输出的字符串。return -1;}//2.绑定本地的IP portstruct sockaddr_in saddr;saddr.sin_family = AF_INET;//地址族协议saddr.sin_port = htons(9999);//端口必须转换成大端saddr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;//指定IP地址（INADDR_ANY泛指本机的意思，也就是表示本机的所有IP）int ret = bind(fd, (struct sockaddr*)&saddr, sizeof(saddr));if (ret == -1)//绑定失败 返回-1{perror("bind");return -1;}//3设置监听ret = listen(fd, 128);if (ret == -1){perror("listen");return -1;}//初始化结构体数组int max = sizeof(infos) / sizeof(infos[0]);for (int i = 0; i < max; ++i){bzero(&infos[i], sizeof(infos[i]));infos[i].fd = -1;}//4阻塞并等待客户端的连接int addrlen = sizeof(struct sockaddr_in);while (1){struct SockInfo* pinfo;for (int i = 0; i < max; ++i){if (infos[i].fd == -1){pinfo = &infos[i];break;}}int cfd = accept(fd, (struct sockaddr*)&pinfo->addr, &addrlen);pinfo->fd = cfd;if (cfd == -1){perror("accept");break;}//创建子线程pthread_t tid;pthread_create(&tid, NULL, working, pinfo);pthread_detach(tid);}close(fd);return 0;}void* working(void* arg)
{struct SockInfo* pinfo = (struct SockInfo*)arg;//将传进来的arg进行类型转换//连接建立成功，打印客户端的IP和端口信息char ip[32];printf("客户端的ip:%s,端口：%d\n",inet_ntop(AF_INET, &pinfo->addr.sin_addr.s_addr, ip, sizeof(ip)), ntohs(pinfo->addr.sin_port));//网络字节序转换为主机字节序//5.通信while (1){//接收数据char buff[1024];int len = recv(pinfo->fd, buff, sizeof(buff), 0);if (len > 0){printf("client say: %s\n", buff);send(pinfo->fd, buff, len, 0);}else if (len == 0){printf("客户端已经断开了连接...\n");break;}else{perror("recv");break;}}//关闭文件描述符close(pinfo->fd); pinfo->fd = -1;return NULL;
}

客户端代码：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <arpa/inet.h>//提供IP地址转换函数int main()
{//1.创建通信的套接字int fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);if (fd == -1){perror("socket");//perror(s) 用来将上一个函数发生错误的原因输出到标准设备,参数 s 所指的字符串会先打印出，后面再加上错误原因字符串。此错误原因依照全局变量errno的值来决定要输出的字符串。return -1;}//2.连接服务器IP portstruct sockaddr_in saddr;saddr.sin_family = AF_INET;//地址族协议saddr.sin_port = htons(9999);//端口必须转换成大端inet_pton(AF_INET, "192.168.122.1 ", &saddr.sin_addr.s_addr);int ret = connect(fd, (struct sockaddr*)&saddr, sizeof(saddr));if (ret == -1)//连接失败 返回-1{perror("connect");return -1;}int number = 0;//3.通信while (1){//发送数据char buff[1024];sprintf(buff, "你好，hello ,world ,%d...\n", number++);send(fd, buff, strlen(buff) + 1, 0);//接收数据memset(buff, 0, sizeof(buff));int len = recv(fd, buff, sizeof(buff), 0);if (len > 0){printf("server say: %\n", buff);}else if (len == 0){printf("服务器端已经断开了连接...\n");break;}else{perror("recv");break;}sleep(1);}//关闭文件描述符close(fd);return 0;
}

运行结果：