linux 网络编程:使用两线程实现socket同时收发数据
发布日期：2021-06-29 12:42:05
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分类：技术文章
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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。#include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #define MAXLINE 256#define PORT 6666int 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\n"); 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 \n"); 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 \n",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)\n",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)\n",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)\n",strerror(errno),errno); exit(0); } signal(SIGINT,stop); /*注册SIGINT 信号*/ while(1) { printf("wait client accpt \n"); 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\n"); } if(pthread_create(&write_id,NULL,write_func,&connfd))/*创建 write 线程*/ { printf("pthread_create write_func err\n"); } 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 \n"); }}
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。#include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #define MAXLINE 256#define PORT 6666int 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\n"); 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 \n",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 \n"); } /*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;}
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 accptroot@ubuntu:/home/share/Socket# ./client 127.0.0.1client 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 stoproot@ubuntu:/home/share/Socket# ./client 127.0.0.1client read data : I am server client read data : I am server client read data : I am server ^Cclient stoproot@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 ^Cstoproot@ubuntu:/home/share/Socket# root@ubuntu:/home/share/Socket# ./client 127.0.0.1client 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 stoproot@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。
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