Socket编程实践(3) 多连接服务器实现与简单P2P聊天程序例程

SO_REUSEADDR选项

在上一篇文章的最后我们贴出了一个简单的C/S通信的例程。在该例程序中，使用"Ctrl+c"结束通信后，服务器是无法立即重启的，如果尝试重启服务器，将被告知：

bind: Address already in use

原因在于服务器重新启动时需要绑定地址：

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

而这个时候网络正处于TIME_WAIT的状态，只有在TIME_WAIT状态退出后，套接字被删除，该地址才能被重新绑定。TIME_WAIT的时间是两个MSL，大约是1~4分钟。若每次服务器重启都需要等待TIME_WAIT结束那就太不合理了，好在选项SO_REUSEADDR能够解决这个问题。
服务器端尽可能使用REUSEADD，在bind()之前调用setsockopt来设置SO_REUSEADDR套接字选项，使用SO_REUSEADDR选项可以使不必等待TIME_WAIT状态消失就可以重启服务器。

/*设置地址重复使用*/
int on = 1; //on为1表示开启
if(setsockopt(listenfp ,SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,&on，sieof(on))<0)
    ERR_EXIT("setsockopt error");

处理多客户的服务器

在上一篇文章例程中，服务器端只能够连接一个客户端，并不能处理多个客户端的连接。原因在于服务器使用accept从已连接队列中获取一个连接后，便进入了对该连接的服务中，处于while循环状态。当一个新的客户端连接已经放入已连接队列时，服务器并不能执行到accpet的代码去获取队列中的连接。
为了解决这个问题，我们可以fork()一个子进程，让子进程来处理一个客户端的连接，而父进程循环执行accept的代码，获取新的连接：

        int conn ;
        while(1)
        {
                conn = accept(listenfd,(struct sockaddr*)&peeraddr,&peerlen);
                if(conn <0)
                        ERR_EXIT("accept error");
                else
                       printf("连接到服务器的客户端的IP地址是：%s,端口号是：%d\n",inet_ntoa(peeraddr.sin_addr),htons(peeraddr.sin_port));
                pid_t pid ;
                pid = fork();//创建一个新进程
                if (pid ==0) //子进程
                {
                        close(listenfd); //子进程不需要监听套接字，将其关闭
                        /*循环获取数据、发送数据*/
                        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) //父进程
                {
                        close(conn);//父进程无需该连接套接字，它的任务是执行accept获取连接      
                }
                else 
                {
                        close(conn);
                }
        }

启动服务器端，使用多个客户端进行连接，可以看到服务器能够同时处理多个连接：

实现一个P2P简单聊天程序

为了实现聊天的功能，客户端与服务器端都需要有一个进程来读取连接，另一个进程来处理键盘输入。使用fork()来完成这个简单的聊天程序。
客户端程序：

//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()
{
        /*创建一个套接字*/
        int sock = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
        if(sock == -1)
        {
                ERR_EXIT("socket");
        }
        /*定义一个地址结构*/
        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");
        /*进行连接*/
        if(connect(sock,(struct sockaddr*)&servaddr,sizeof(servaddr))<0)
        {
                ERR_EXIT("connect");
        }
        else
        {
                printf("连接成功\n");
        }
        pid_t pid ;
        pid = fork();
        if(pid == -1)
                ERR_EXIT("fork");
        if(pid == 0) //子进程复制接收数据并显示出来
        {
                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) //连接关闭
                        {
                                printf("连接关闭\n");
                                kill(getppid(),SIGUSR1);
                                break;
                        }
                        else
                        {
                                printf("接收到信息：");
                                fputs(recvbuf,stdout);
                        }
                }
        }
        else //父进程负责从键盘接收输入并发送
        {
                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;
}

服务器端程序：

// 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)
/*信号处理函数*/
void handler(int sig)
{
        exit(EXIT_SUCCESS);
}
int main()
{
        /* 创建一个套接字*/
        int listenfd= socket(AF_INET ,SOCK_STREAM,0);
        if(listenfd==-1)
                ERR_EXIT("socket");
        /*定义一个地址结构并填充*/
        struct sockaddr_in addr;
        addr.sin_family = AF_INET;   //协议族为ipv4
        addr.sin_port = htons(5888); //绑定端口号
        addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);//主机字节序转为网络字节序
        /*重复使用地址*/
        int on = 1;
        if(setsockopt(listenfd,SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,&on,sizeof(on))<0)
        {
                ERR_EXIT("setsockopt");
        }
        /*将套接字绑定到地址上*/
        if(bind(listenfd,(const struct sockaddr *)&addr ,sizeof(addr))==-1)
        {
                ERR_EXIT("bind");
        }
        /*监听套接字，成为被动套接字*/
        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");
        else
            printf("连接到服务器的客户端的IP地址是：%s,端口号是：%d\n",inet_ntoa(peeraddr.sin_addr),htons(peeraddr.sin_port));
        pid_t pid ;
        pid = fork();//创建一个新进程
        if(pid == -1)
        {
                ERR_EXIT("fork");
        }
        if(pid == 0)//子进程
        {
                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    //父进程 用来获取数据
        {
                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) //对方已关闭 
                        {
                                printf("对方关闭\n");
                                break;
                        }
                        fputs(recvbuf,stdout);
                }
                kill(pid,SIGUSR1);
                exit(EXIT_SUCCESS);
        }
        /*关闭套接字*/
        close(listenfd);
        close(conn);
        return 0;