05_TCP并发服务器

知识点1【TCP并发服务器】

1、多线程（常用）

2、解决上述问题：端口复用 仅仅是端口的复用

3、并发服务器 多进程实现

总结：

 知识点2【HTTP协议】 HTTP基于TCP

1、HTTP协议的概述

2、Webserver 通信过程

3、Web编程开发

知识点1【TCP并发服务器】

并发服务器：同时 服务于 多个客户端

TCP并发服务器:本质是TCP服务器，同时服务于多个客户端

TCP并发服务器的注意点：

TCP服务器、提取多个客户端、开启进程或线程处理每个客户端

1、多线程（常用）

#include<stdio.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/socket.h>
#include<netinet/in.h>
#include<arpa/inet.h>
#include<string.h>
#include<pthread.h>
//TCP并发ECHO服务器（并发回执服务器---客户端给服务器发啥 服务器就给客户端回啥）
void* deal_client_fun(void *arg)//arg = &new_fd
{
	//并发服务器的核心服务代码（各不相同）
	//通过arg获得已连接套接字
	int fd = *(int *)arg;
	while(1)//以下语句是服务器的核心代码
	{
		//获取客户端请求
		char buf[128]="";
		int len = recv(fd,buf,sizeof(buf), 0);
		if(len == 0)
			break;
		//回应客户端
		send(fd, buf, len, 0);
	}
	
	close(fd);
}
int main()
{
	//1、创建tcp监听套接字
	int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
	if(sockfd < 0)
	{
		perror("socket");
	}
	int yes = 1;
     setsockopt(sockfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &yes,sizeof(yes));
     
	//2、给TCP监听套接字 bind固定的IP以及端口信息
	struct sockaddr_in my_addr;
	bzero(&my_addr,sizeof(my_addr));
	my_addr.sin_family = AF_INET;
	my_addr.sin_port = htons(8000);
	my_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
	int ret = bind(sockfd, (struct sockaddr *)&my_addr,sizeof(my_addr));
	if(ret == -1)
	{
		perror("bind");
	}
	//3、调用listen 将sockfd主动变被动  同时创建链接队列
	listen(sockfd, 10);
	
	//4、提取完成链接的客户端 accept
	//accept调用一次 只能提取一个客户端
	while(1)
	{
		struct sockaddr_in cli_addr;
		socklen_t cli_len = sizeof(cli_addr);
		int new_fd = accept(sockfd,(struct sockaddr *)&cli_addr , &cli_len);
		
		//遍历客户端的信息ip port
		unsigned short port=ntohs(cli_addr.sin_port);
		char ip[16]="";
		inet_ntop(AF_INET,&cli_addr.sin_addr.s_addr, ip, 16);
		printf("已有客户端:%s:%hu连接上了服务器\n", ip, port);
		
		//对每一个客户端 开启一个线程 单独的服务器客户端
		pthread_t tid;
		pthread_create(&tid,NULL, deal_client_fun, (void *)&new_fd);
		//线程分离
		pthread_detach(tid);
	}	
	
	//关闭监听套接字
	close(sockfd);
	
	return 0;
}

 运行结果：

上述代码 如果客户端 正常退出 不会有啥影响，但是如果服务器 意外退出 绑定的端口信息来不及释放，就会造成 系统临时占用服务器上次bind的端口，如果在5~6分钟之内再次运行服务器 这是导致新运行的服务器 bind失败 

2、解决上述问题：端口复用 仅仅是端口的复用

服务器的进程网络资源 任然被占用 一般1分钟作用释放

int yes = 1;
setsockopt(sockfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &yes,sizeof(yes));

将上面的两句话添加到socket只有 bind函数之前

3、并发服务器 多进程实现

 

 案例1：

#include<stdio.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/socket.h>
#include<netinet/in.h>
#include<arpa/inet.h>
#include<string.h>
#include<pthread.h>
#include<unistd.h>
//TCP并发ECHO服务器（并发回执服务器---客户端给服务器发啥 服务器就给客户端回啥）
void deal_client_fun(int fd)//fd = new_fd
{
	while(1)//以下语句是服务器的核心代码
	{
		//获取客户端请求
		char buf[128]="";
		int len = recv(fd,buf,sizeof(buf), 0);
		if(len == 0)
			break;
		//回应客户端
		send(fd, buf, len, 0);
	}
	
	return;
}
int main()
{
	//1、创建tcp监听套接字
	int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
	if(sockfd < 0)
	{
		perror("socket");
	}
	//端口复用
	int yes = 1;
	setsockopt(sockfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &yes,sizeof(yes));
	
	//2、给TCP监听套接字 bind固定的IP以及端口信息
	struct sockaddr_in my_addr;
	bzero(&my_addr,sizeof(my_addr));
	my_addr.sin_family = AF_INET;
	my_addr.sin_port = htons(8000);
	my_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
	int ret = bind(sockfd, (struct sockaddr *)&my_addr,sizeof(my_addr));
	if(ret == -1)
	{
		perror("bind");
	}
	//3、调用listen 将sockfd主动变被动  同时创建链接队列
	listen(sockfd, 10);
	
	//4、提取完成链接的客户端 accept
	//accept调用一次 只能提取一个客户端
	while(1)
	{
		struct sockaddr_in cli_addr;
		socklen_t cli_len = sizeof(cli_addr);
		int new_fd = accept(sockfd,(struct sockaddr *)&cli_addr , &cli_len);
		
		//遍历客户端的信息ip port
		unsigned short port=ntohs(cli_addr.sin_port);
		char ip[16]="";
		inet_ntop(AF_INET,&cli_addr.sin_addr.s_addr, ip, 16);
		printf("已有客户端:%s:%hu连接上了服务器\n", ip, port);
		
		pid_t pid;
		if(fork() == 0)//子进程  服务器客户端 不需要监听套接字
		{
			//关闭监听套接字
			close(sockfd);
			
			//服务于客户端
			deal_client_fun(new_fd);
			
			//关闭已连接套接字
			close(new_fd);
			_exit(-1);
		}
		else//父进程
		{
			//监听新的连接到来 不需要和客户端通信 必须关闭已连接套接字new_fd
			close(new_fd);
		}
	}	
	
	//关闭监听套接字
	close(sockfd);
	
	return 0;
}

运行结果：

总结：

TCP并发服务器 进程版：父子进程 资源独立 某个进程结束 不会影响已有的进程 服务器更加稳定 代价多进程 会消耗很多资源。

TCP并发服务器 线程版：线程共享进程资源 资源开销小 但是一旦主进程结束 所有线程都会结束 服务器先对进程 不是那么稳定

临时复习：已连接套接字 和 accpet中返回的客户端地址结构分析

 知识点2【HTTP协议】 HTTP基于TCP

1、HTTP协议的概述

4.7.1 web服务器简介

Web服务器又称WWW服务器、网站服务器等

特点

使用HTTP协议与客户机浏览器进行信息交流

不仅能存储信息，还能在用户通过web浏览器提供的信息的基础上运行脚本和程序

该服务器需可安装在UNIX、Linux或Windows等操作系统上

著名的服务器有Apache、Tomcat、 IIS等

4.7.2 HTTP协议

Webserver—HTTP协议

概念

一种详细规定了浏览器和万维网服务器之间互相通信的规则，通过因特网传送万维网文档的数据传送协议

特点

1、支持C/S架构

2、简单快速：客户向服务器请求服务时，只需传送请求方法和路径 ，常用方法:GET、POST

3、无连接：限制每次连接只处理一个请求

4、无状态：即如果后续处理需要前面的信息，它必须重传，这样可能导致每次连接传送的数据量会增大

2、Webserver 通信过程

我们写的是服务器端  必须是TCP并发服务器 客户端 由浏览器充当

3、Web编程开发

网页浏览（使用GET方式）

客户端浏览器请求：

 服务器收到的数据（浏览器发出的文件请求）

 服务器应答的格式：请求成功 服务器打开文件成功 给浏览器发送的报文

服务器应答的格式：请求失败 打开本地文件失败 给浏览器发报文

案例：webserver服务器

#include<stdio.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/socket.h>
#include<netinet/in.h>
#include<arpa/inet.h>
#include<string.h>
#include<pthread.h>
#include<unistd.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
char head[] = "HTTP/1.1 200 OK\r\n"						\
				  "Content-Type: text/html\r\n"				\
				  "\r\n";
char err[]=	"HTTP/1.1 404 Not Found\r\n"			\
					"Content-Type: text/html\r\n"			\
					"\r\n"								\
					"File not found";
void *deal_client_fun(void *arg)//arg=new_fd
{
	int new_fd = (int)arg;
	
	//1、recv获取客户端的请求（只需要调用一次）
	unsigned char buf[512]="";
	recv(new_fd,buf,sizeof(buf), 0);
	
	//2、解析buf 提取所请求的文件名
	char file_name[128]="./html/";
	sscanf(buf,"GET /%[^ ]", file_name+7);
	if(file_name[7]=='\0')
		strcpy(file_name,"./html/index.html");
	
	//3、打开本地文件
	int fd = open(file_name, O_RDONLY);
	if(fd < 0)//打开文件失败
	{
		perror("open");
		//发送失败报文给客户端
		send(new_fd, err, strlen(err), 0);
	}
	else//打开本地文件成功
	{
		//发送成功报文 请准备接受
		send(new_fd, head, strlen(head), 0);
		
		//不停的给浏览器客户端 发送文件数据
		while(1)
		{
			//从本地文件读取数据
			unsigned char buf[1024]="";
			int ret = read(fd,buf,sizeof(buf));
			printf("ret=%d\n", ret);
			if(ret<1024)//文件末尾 将数据发送出去
			{
				send(new_fd,buf,ret,0);
				break;
			}
			send(new_fd,buf,ret,0);
		}
		
		//关闭本地文件描述符
		close(fd);
	}
	
	close(new_fd);
	return NULL;
}
 
//运行的方式：./a.out 8000
int main(int argc,char *argv[])
{
	if(argc != 2)
	{
		printf("./a.out 8000\n");
		return 0;
	}
	
	//1、创建TCP监听套接字
	int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
	if(sockfd < 0)
	{
		perror("socket");
		return 0;
	}
	
	//2、端口复用
	int yes = 1;
	setsockopt(sockfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &yes,sizeof(yes));
	
	//3、给服务器绑定固定的IP以及端口
	struct sockaddr_in my_addr;
	bzero(&my_addr,sizeof(my_addr));
	my_addr.sin_family = AF_INET;
	my_addr.sin_port = htons(atoi(argv[1]));
	my_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
	int ret = bind(sockfd, (struct sockaddr *)&my_addr,sizeof(my_addr));
	if(ret == -1)
	{
		perror("bind");
	}
	
	//4、使用listen函数 将套接字 由主动变被动 创建连接队列
	listen(sockfd, 15);
	
	
	//5、while不停的提取客户端 产生已连接套接字
	while(1)
	{
		struct sockaddr_in cli_addr;
		socklen_t cli_len = sizeof(cli_addr);
		int new_fd = accept(sockfd,(struct sockaddr *)&cli_addr , &cli_len);
		
		//遍历客户端的信息ip port
		unsigned short port=ntohs(cli_addr.sin_port);
		char ip[16]="";
		inet_ntop(AF_INET,&cli_addr.sin_addr.s_addr, ip, 16);
		printf("已有客户端:%s:%hu连接上了服务器\n", ip, port);
		
		//创建线程 服务于客户端
		pthread_t tid;
		pthread_create(&tid,NULL, deal_client_fun, (void *)new_fd);
		pthread_detach(tid);
	}
	
	//关闭监听套接字
	close(sockfd);
	return 0;
}

 运行结果：