socket程式設計 -- epoll模型服務端/用戶端通信的實作

本例實作如下功能：

支援多用戶端與一個服務端進行通信，用戶端給服務端發送字元串資料，服務端将字元串中小寫轉為大寫後發送回用戶端，用戶端列印輸出經轉換後的字元串。

例如：發送

abcde

，列印輸出

ABCDE

服務端源碼如下：

/*server.c*/
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/epoll.h>
#include <errno.h>

#define BUFSIZE 666
#define SERV_PORT 8000
#define OPEN_MAX 1024

int main()
{
    int i, j, maxi, listenfd, connfd, sockfd;
    int nready, efd, res;
    ssize_t n;
    char buf[BUFSIZE], str[INET_ADDRSTRLEN];
    socklen_t clilen;
    int client[OPEN_MAX];
    struct sockaddr_in cliaddr, servaddr;

    struct epoll_event tep, ep[OPEN_MAX];//監聽事件
    /*配置設定一個網絡通信套接字，監聽檔案描述符listenfd*/
    listenfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, );
    /*初始化 IP類型 端口*/
    bzero(&servaddr, sizeof(servaddr));
    servaddr.sin_family = AF_INET;
    servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
    servaddr.sin_port = htons(SERV_PORT);
    /*将listenfd綁定服務端位址*/
    bind(listenfd, (struct sockaddr*)&servaddr, sizeof(servaddr));

    /*監聽請求*/
    listen(listenfd, );
    /*将用戶端辨別初始化為-1*/
    for(i = ; i < OPEN_MAX; i++){
        client[i] = -;
    }
    maxi = -;
    /*告訴核心要監聽的檔案描述符個數 OPEN_MAX = 1024*/
    efd = epoll_create(OPEN_MAX);

    if(efd == -){
        perror("epoll_create");
    }

    tep.events = EPOLLIN;/*監聽檔案描述符的可讀事件*/
    tep.data.fd = listenfd;/*設定為監聽的檔案描述符*/
    /*控制epoll監控的檔案描述符上的事件*/
    res = epoll_ctl(efd, EPOLL_CTL_ADD/*注冊新的fd到efd*/, listenfd, &tep);

    if(res == -)
        perror("epoll_ctl");

    for(;;){
        /*等待所監控檔案描述符上有事件的産生，阻塞監聽*/
        nready = epoll_wait(efd, ep, OPEN_MAX, -);
        if(nready == -)
            perror("epoll_wait");
        for(i = ; i < nready; i++){
            if(!(ep[i].events & EPOLLIN))/*若不是EPOLLIN事件，不做往下的處理*/
                continue;
            if(ep[i].data.fd == listenfd){ /*若是EPOLLIN，執行連接配接，接受請求*/
                clilen = sizeof(cliaddr);
                /*接受請求，配置設定新檔案描述符connfd進行通信*/
                connfd = accept(listenfd, (struct sockaddr*)&cliaddr, &clilen);
                printf("received from %s at PORT %d\n", (char*)inet_ntop(AF_INET, &cliaddr.sin_addr, str, sizeof(str)), ntohs(cliaddr.sin_port));

                /*若将此新用戶端添加至用戶端集中*/
                for(j = ; j < OPEN_MAX; j++)
                    if(client[j] < ){
                        client[j] = connfd;
                        break;
                    }
                if(j == OPEN_MAX)
                    perror("用戶端超過限制");

                if(j > maxi)
                    maxi = j;//保證maxi為最大檔案描述符

                tep.events = EPOLLIN;
                tep.data.fd = connfd;
                res = epoll_ctl(efd, EPOLL_CTL_ADD/*注冊新的connfd到efd*/, connfd, &tep);
                if(res == -)
                    perror("epoll_ctl");
            }else{/*處理efd中監聽的用戶端請求*/
                sockfd = ep[i].data.fd;
                n = read(sockfd, buf, BUFSIZE);
                if(n == ){ /*讀取若為空*/
                    for(j = ; j <= maxi; j++){
                        if(client[j] == sockfd){
                            client[j] = -;
                            break;
                        }
                    }
                    /*清除對sockfd檔案描述符事件的監聽*/
                    res = epoll_ctl(efd, EPOLL_CTL_DEL, sockfd, NULL);
                    if(res == -)
                        perror("epoll_ctl");
                    close(sockfd);
                    printf("client[%d] closed connection\n", j);
                }else{/*非空則處理用戶端資訊*/
                    for(j = ; j<n; j++)
                        buf[j] = toupper(buf[j]);
                    /*寫入與用戶端通信的檔案描述符sockfd*/
                    write(sockfd, buf, n);
                }
            }
        }
    }
    /*關閉監聽*/
    close(listenfd);
    close(efd);
    return ;
}
           

用戶端源碼如下：

/*client.c*/
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/epoll.h>
#include <errno.h>

#define BUFSIZE 666
#define SERV_PORT 8000
#define OPEN_MAX 1024

int main(int argc, char *argv[])
{
    struct sockaddr_in servaddr;
    char buf[BUFSIZE];
    int sockfd, n;

    sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, );
    bzero(&servaddr, sizeof(servaddr));
    servaddr.sin_family = AF_INET;
    inet_pton(AF_INET, "127.0.0.1", &servaddr.sin_addr);
    servaddr.sin_port = htons(SERV_PORT);

    /*連接配接服務端*/
    connect(sockfd, (struct sockaddr*)&servaddr, sizeof(servaddr));

    while(fgets(buf, BUFSIZE, stdin) != NULL){
        /*通過sockfd給服務端發送資料*/
        write(sockfd, buf, strlen(buf));
        n = read(sockfd, buf, BUFSIZE);
        if(n == )
            printf("the other side has been closed.\n");
        else/*列印輸出服務端傳過來的資料*/
            write(STDOUT_FILENO, buf, n);
    }

    close(sockfd);
    return ;
}
           

編譯及執行

在終端1先執行：

yu@ubuntu:~/Linux//epoll$ ls
client.c  server.c
yu@ubuntu:~/Linux//epoll$ gcc -o client client.c
yu@ubuntu:~/Linux//epoll$ gcc -o server server.c
yu@ubuntu:~/Linux//epoll$ ./server
           

另開一終端2：

yu@ubuntu:~/Linux//epoll$ ./client
hey how are you
HEY HOW ARE YOU
bye
BYE
           

再另開一終端3：

yu@ubuntu:~/Linux//epoll$ ./client
i am here 
I AM HERE 
hehe
HEHE
           

最後開一終端4：

yu@ubuntu:~/Linux//epoll$ ./client
i am 8
I AM 8
zai jian
ZAI JIAN
           

關閉3個用戶端(

CTR+C

)後服務端視窗：

yu@ubuntu:~/Linux//epoll$ ./server
received from .. at PORT 
received from .. at PORT 
received from .. at PORT 
client[] closed connection
client[] closed connection
client[] closed connection