UNIX网络编程:socket & pthread_create()多线程 实现clients/server通信

这篇具有很好参考价值的文章主要介绍了UNIX网络编程:socket & pthread_create()多线程 实现clients/server通信。希望对大家有所帮助。如果存在错误或未考虑完全的地方,请大家不吝赐教,您也可以点击"举报违法"按钮提交疑问。

一、问题引入

UNIX网络编程:socket & fork()多进程 实现clients/server通信 随笔介绍了通过fork()多进程实现了服务器与多客户端通信。但除了多进程能实现之外,多线程也是一种实现方式。

重要的是,多进程和多线程是涉及操作系统层次。随笔不仅要利用pthread_create()实现多线程编程,也要理解线程和进程的区别。

二、解决过程

client 代码无需修改,请参考 Linux网络编程:socket & fork()多进程 实现clients/server通信

2-1 server 代码

#include <stdlib.h>
#include <pthread.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/types.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <unistd.h>

#include <errno.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <ctype.h>
#include <sys/syscall.h>

#define IP "10.8.198.227"
#define PORT 8887
#define gettid() syscall(__NR_gettid)
#define PTHREAD_MAX_SIZE 3    // 允许最大客户端连接数

typedef struct PTHREAD_DATA_ST
{
    pthread_t pthread_id;
    int connfd;
    char socket[128];
    struct sockaddr_in cliaddr;
}PTHREAD_DATA_ST;

//static int g_pthread_num = 3; // 允许最大客户端连接数
static struct PTHREAD_DATA_ST g_pthread_data[PTHREAD_MAX_SIZE];

static void pthread_data_index_init(void)
{
    for (int i = 0; i < PTHREAD_MAX_SIZE; i++)
    {
        memset(&g_pthread_data[i], 0 , sizeof(struct PTHREAD_DATA_ST));
        g_pthread_data[i].connfd = -1;
    }
}

static int pthread_data_index_find(void)
{
    int i;
    for (i = 0; i < PTHREAD_MAX_SIZE; i++)
    {
        if (g_pthread_data[i].connfd == -1)
            break;
    }
    return i;
}

static int string_toupper(const char *src, int str_len, char *dst)
{
    int count = 0;
    for (int i = 0; i < str_len; i++)
    {
        dst[i] = toupper(src[i]);
        count++;
    }
    return count;
}

void *pthread_handle(void *arg)
{
    struct PTHREAD_DATA_ST *pthread = (struct PTHREAD_DATA_ST *)arg;
    int connfd = pthread->connfd;
    int recv_len, send_len;
    pid_t tid = gettid();
    char read_buf[1024], write_buf[1024];
    while (1)
    {
        memset(read_buf, 0, sizeof(read_buf));
        memset(write_buf, 0, sizeof(write_buf));
        recv_len = read(connfd, read_buf, sizeof(read_buf));
        if (recv_len <= 0)
        {
            printf("%s close, child %d terminated\n", pthread->socket, tid);
            close(connfd);
            pthread->connfd = -1;
            pthread_exit(NULL);
        }
        printf("%s:%s(%d Byte)\n", pthread->socket, read_buf, recv_len);
        send_len = string_toupper(read_buf, strlen(read_buf), write_buf);
        write(connfd, write_buf, send_len);
        if (strcmp("exit", read_buf) == 0)
        {
            printf("%s exit, child %d terminated\n", pthread->socket, tid);
            close(connfd);
            pthread->connfd = -1;
            pthread_exit(NULL);
        }
    }
}

int main(void)
{
    int listenfd, connfd;
    struct sockaddr_in server_sockaddr;
    struct sockaddr_in client_addr;
    char buf[1024];
    char client_socket[128];
    socklen_t length;
    int idx;
    int opt = 1;

    server_sockaddr.sin_family = AF_INET;
    server_sockaddr.sin_port = htons(PORT);
    server_sockaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(IP);
    listenfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    if (listenfd < 0)
    {
        perror("socket error");
        exit(1);
    }
    // 设置端口复用
    setsockopt(listenfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &opt, sizeof(opt)); 
    if (bind(listenfd, (struct sockaddr *)&server_sockaddr, sizeof(struct sockaddr)) < 0)
    {
        perror("bind error");
        exit(1);
    }
    if (listen(listenfd, 5) < 0)
    {
        perror("listen error");
        exit(1);
    }

    pthread_data_index_init();
    while (1)
    {
        // 接受来自客户端的信息
        printf("accept start \n");
        memset(&client_addr, 0, sizeof(client_addr));
        length = sizeof(client_addr);
        if ((connfd = accept(listenfd, (struct sockaddr *)&client_addr, &length)) < 0)
        {
            if (errno == EINTR)
                continue;
            else
            {
                perror("accept error");
                exit(1);
            }
        }

        idx = pthread_data_index_find();
        if (idx == PTHREAD_MAX_SIZE)
        {
            printf("client connected upper limit, refused connect\n");
            close(connfd);
            continue;
        }

        memset(&client_socket, 0, sizeof(client_socket));
        printf("client addr:%s por:%d\n",
               inet_ntop(AF_INET, &client_addr.sin_addr, buf, sizeof(buf)),
               ntohs(client_addr.sin_port));
        snprintf(client_socket, sizeof(client_socket), "client socket (%s:%d)",
                 inet_ntop(AF_INET, &client_addr.sin_addr, buf, sizeof(buf)),
                 ntohs(client_addr.sin_port));
        g_pthread_data[idx].connfd = connfd;
        g_pthread_data[idx].cliaddr = client_addr;
        strcpy(g_pthread_data[idx].socket, client_socket);
        pthread_create(&(g_pthread_data[idx].pthread_id), NULL, pthread_handle, &(g_pthread_data[idx]));
        pthread_detach(g_pthread_data[idx].pthread_id);
    }
    close(listenfd);
    return EXIT_SUCCESS;
}

2-2 编译运行

📌 编译server.c时,出现 对‘pthread_create’未定义的引用

原因:pthread.h库不是linux系统的默认库,添加编译参数:-lpthread 即可 (或 pthread 也行)

  • 编译源文件

gcc server.c -g -std=gnu99 -lpthread -o server

UNIX网络编程:socket & pthread_create()多线程 实现clients/server通信

  • client 1 和client 2连接server

UNIX网络编程:socket & pthread_create()多线程 实现clients/server通信

  • client 1 断开连接

UNIX网络编程:socket & pthread_create()多线程 实现clients/server通信

  • client 2 断开连接

UNIX网络编程:socket & pthread_create()多线程 实现clients/server通信

👉 在server未设置端口复用,server主动断开,重启报错: bind error: Adress already in use

UNIX网络编程:socket & pthread_create()多线程 实现clients/server通信

解决方法:

int opt = 1;
// 设置端口复用
setsockopt(listenfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &opt, sizeof(opt));

2-3 多线程处理

  • 线程id

👉 同一进程下的进程号pid相同,各个线程的线程号tid不相同

在linux中无法直接使用gettid()获取线程id,正确解决办法在源文件中添加如下宏:

#include <sys/syscall.h>
#define gettid() syscall(__NR_gettid)
  • 多线程

通过宏 PTHREAD_MAX_SIZE 定义线程最大数量,毕竟计算机资源是有限的。

accept()成功返回,此时某一个client已经完成TCP三次握手,接下来可以准备创建线程通信。但不能无脑创建线程,应检测当前已创建的线程数量,只有未超越线程最大数量才能创建线程。

1、父线程负责监听新的客户端连接,并创建新的线程

2、子线程负责和客户端进行通信

👉 注意:使用多线程要将子线程设置为分离属性, 让线程在退出之后自己回收资源

// pthread_create(), pthread_detach(), pthread_exit()原型声明在如下头文件中
#include <pthread.h>

/*
 * @param *thread 新线程创建成功后的线程指针
 * @param *attr 创建线程时,设置属性。默认可设置为NULL
 * @param *(*start_routine) (void *) 线程运行函数指针
 * @param *arg 线程运行函数指针的形参
 * @return 若成功,返回值为0,否则失败
 */
int pthread_create(pthread_t *thread, const pthread_attr_t *attr,
                    void *(*start_routine) (void *), void *arg);

/* pthread_detact()在线程结束后,回收资源。
 * @param thread 新线程创建成功后的线程指针
 * @return 若成功,返回值为0,否则失败
 */
int pthread_detach(pthread_t thread);

//Compile and link with -pthread.

线程调用 描述
pthread_create 创建一个新线程
pthread_exit 结束调用的线程
pthread_join 等待一个特定的线程退出
pthread_detach 线程进入脱离状态
pthread_self 获取自身的线程ID
pthread_yield 释放CPU来运行另外一个线程
pthread_attr_init 创建并初始化一个线程的属性结构
pthread_attr_destroy 删除(销毁)一个线程的属性结构

三、反思总结

3-1 进程

在进程模型中,计算机上所有可运行的软件,通常也包括操作系统,被组织成若干顺序进程,简称进程(process)。

进程是资源(CPU、内存等)分配的基本单位,它是程序执行时的一个实例。

3-2 线程

线程是程序执行时的最小单位,它是进程的一个执行流,是CPU调度和分派的基本单位,一个进程可以由一个或多个线程组成(一般有且只有一个主线程),线程间共享进程的所有资源,每个线程有自己的堆栈和局部变量。

四、参考引用

UNIX网络编程 卷1:套接字联网API 第3版

现代操作系统(第四版)

Unix网络编程学习笔记文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-455819.html

到了这里,关于UNIX网络编程:socket & pthread_create()多线程 实现clients/server通信的文章就介绍完了。如果您还想了解更多内容,请在右上角搜索TOY模板网以前的文章或继续浏览下面的相关文章,希望大家以后多多支持TOY模板网!

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处: 如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请点击违法举报进行投诉反馈,一经查实,立即删除!

领支付宝红包 赞助服务器费用

相关文章

  • C语言 pthread_create

    备注void *,最好添加返回值 原因:在实践中,虽然你的函数可能不需要返回任何值,但为了与 pthread_create 函数的预期函数指针格式相匹配,最好遵守函数指针所需的返回类型。这是一种良好的编程实践,确保你的代码能够在各种情况下正确编译和执行。即使编译器没有强制

    2024年02月06日
    浏览(29)
  • Linux pthread_create源码分析

    本文介绍pthread_create函数的使用和源码分析。 /include/pthread.h bionic/libc/bionic/pthread_create.cpp bionic/libc/bionic/pthread_attr.cpp Android中的绝大部分线程,最后都是通过pthread_create创建的。 pthread_t *thread: 传递一个 pthread_t 类型的指针变量,也可以直接传递某个 pthread_t 类型变量的地址。

    2024年02月07日
    浏览(25)
  • Linux线程:创建(pthread_create),等待(pthread_join),退出(pthread_exit)

    目录 一 线程说明 ①线程与进程: ②线程优点: ③线程缺点: 二 线程开发API概要 三 线程控制流程 ① 线程创建(pthread_create) ② 线程退出(pthread_exit) ③ 线程等待(pthread_join) ④ 线程脱离(pthread_detach) ⑤ 线程ID获取(pthread_self) 四 完整代码示例 Linux 实现线程的机制非常独特。从

    2024年02月08日
    浏览(95)
  • UNIX网络编程卷一 学习笔记 第三十一章 流

    在大多数源自SVR 4的内核中,X/Open传输接口(X/Open Transport Interface,XTI,是独立于套接字API的另一个网络编程API)和网络协议通常就像终端IO系统那样也使用流系统(STREAMS system)实现。 我们将使用传输提供者接口(Transport Provider Interface,TPI)开发一个简单的TCP客户程序,TP

    2024年02月09日
    浏览(52)
  • UNIX网络编程卷一 学习笔记 第二十二章 高级UDP套接字编程

    TCP是一个字节流协议,又使用滑动窗口,因此没有记录边界或发送者数据发送能力超过接收者接收能力之类的事情,但对于UDP,每个输入操作对应一个UDP数据报(一个记录),因此当收取的数据报大于引用的输入缓冲区时就有问题。 UDP是不可靠协议,但有些应用确实有理由使

    2024年02月12日
    浏览(43)
  • unix网络编程-简易服务器与客户端程序解析

    a -- address f -- file        eg: fputs() -- file put stream fd -- file descriptor h - host(主机) in/inet -- internet        eg: sockaddr_in; inet_aton n -- network(网络字节序)/numeric(数值) p -- protocol(协议)/presentation(表达/呈现形式) s -- socket        eg: sin -- socket internet t -- type,用于指定某种

    2024年01月16日
    浏览(49)
  • UNIX网络编程卷一 学习笔记 第二十九章 数据链路访问

    目前大多操作系统都为程序提供访问数据链路层的功能,此功能可提供以下能力: 1.能监视由数据链路层接收的分组,使得tcpdump之类的程序能运行,而无需专门的硬件设备来监视分组。如果结合使用网络接口进入混杂模式(promiscuous mode)的能力,那么应用甚至能监视本地电

    2024年02月10日
    浏览(30)
  • UNIX网络编程卷一 学习笔记 第二十七章 IP选项

    IPv4允许在20字节的首部固定部分后跟最多共40字节的选项。尽管已经定义了10种IPv4选项,但最常用的是源路径选项。我们可通过存取IP_OPTIONS套接字选项访问这些选项,我们存取该套接字选项时,所用的缓冲区中的值就是它们置于IP数据报中的格式。 IPv6允许在固定长度40字节的

    2024年02月14日
    浏览(34)
  • UNIX网络编程卷一 学习笔记 第二十八章 原始套接字

    原始套接字提供普通的TCP和UDP套接字不具备的以下3个能力: 1.有了原始套接字,进程可以读写ICMPv4、IGMPv4、ICMPv6等分组。例如,ping程序就使用原始套接字发送ICMP回射请求并接收ICMP回射应答。多播路由守护程序mrouted也使用原始套接字发送和接收IGMPv4分组。 这个能力还使得使

    2024年02月11日
    浏览(32)
  • 【网络编程】TCP Socket编程

    流套接字: 使用传输层TCP协议 TCP: 即Transmission Control Protocol(传输控制协议),传输层协议。 TCP的特点: 有连接 可靠传输 面向字节流 有接收缓冲区,也有发送缓冲区 大小不限 ServerSocket 是 创建TCP服务端Socket 的API。 注意: ServerSocket 只能用于 服务器端。 构造方法: 方法签名

    2024年02月07日
    浏览(39)

觉得文章有用就打赏一下文章作者

支付宝扫一扫打赏

博客赞助

微信扫一扫打赏

请作者喝杯咖啡吧~博客赞助

支付宝扫一扫领取红包,优惠每天领

二维码1

领取红包

二维码2

领红包