C语言 网络编程(九)并发的UDP服务端 以线程完成功能

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公网NAT网关,每月750个小时 15CU
简介: 这是一个基于UDP协议的客户端和服务端程序,其中服务端采用多线程并发处理客户端请求。客户端通过UDP向服务端发送登录请求,并根据登录结果与服务端的新子线程进行后续交互。服务端在主线程中接收客户端请求并创建新线程处理登录验证及后续通信,子线程创建新的套接字并与客户端进行数据交换。该程序展示了如何利用线程和UDP实现简单的并发服务器架构。

网络(九)并发的UDP服务端 以线程完成功能

客户端

// todo UDP发送端
#include <stdio.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/types.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>


#define LOGIN_SUCCESS 1
#define LOGIN_FAIL 0
//?发送数据
//?@param fd 套接字描述符
//?@param addr 目标地址
//?@param addrlen 地址长度
void send_data(int fd, struct sockaddr_in * addr , socklen_t addrlen);

void login(int fd, struct sockaddr_in * addr ,struct sockaddr_in * new_addr , socklen_t new_addrlen);

//命令行参数 ip port
int main(int argc, char *argv[] ){
   
//    if(argc!= 3){
   
//        printf("Usage: %s ip port\n", argv[0]);
//        exit(EXIT_FAILURE);
//    }

    //!通过socket函数创建套接字
    //!@param domain 协议族,AF_INET表示IPv4协议族
    //!@param type 套接字类型,SOCK_DGRAM表示UDP套接字
    //!@param protocol 协议,一般为0 让系统⾃动识别
    //!@return 成功返回套接字描述符,失败返回-1
    int fd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    if(fd == -1){
       //创建套接字失败
        perror("socket err");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    //准备接收消息的地址
    /*      struct sockaddr_in {
                short int sin_family; // 地址族 AF_INET
                unsigned short int sin_port; // 端口号
                struct in_addr sin_addr;// IP地址
                unsigned char sin_zero[8]; // 填充字节 为了对齐sockaddr
            };
    */
    struct sockaddr_in addr;
    memset(&addr, 0, sizeof(addr));
    addr.sin_family=AF_INET;
    addr.sin_port=htons(8083);//htons函数将主机字节序转换为网络字节序

    //addr.sin_addr.s_addr=inet_addr("192.168.74.1");//inet_addr()将点分十进制IP地址转换为网络字节序IP地址

    //inet_aton()将点分十进制IP地址转换为网络字节序IP地址
    //@param ip 字符串形式的IP地址
    //@param in_addr 结构体变量,用于存储IP地址
    int ret=inet_aton("172.17.140.183", &addr.sin_addr); // 成功返回⾮0,失败返回0
    if(ret == 0){
   
        perror("inet_aton err");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    printf("ip == %d\n",addr.sin_addr.s_addr);



    //inet_ntoa()将网络字节序IP地址转换为点分十进制IP地址
    //char *ip=inet_ntoa(addr.sin_addr); // 成功返回⾮0,失败返回0
    //printf("ip == %s\n",ip);

    //获取  和服务端的新建的子进程通信
    struct sockaddr_in new_addr;
    login(fd, &addr, &new_addr, sizeof(new_addr));

    //与新的子进程通信
    send_data(fd, &new_addr, sizeof(new_addr));

    return 0;
}

//!发送数据
//!@param fd 套接字描述符
//!@param addr 目标地址
//!@param addrlen 地址长度
void send_data(int fd, struct sockaddr_in * addr , socklen_t addrlen){
   

    while (1){
   
        int n = 0;//返回发送的字节数
        char buf[1024] = {
   0};
        printf("请输入要发送的消息:");
        fgets(buf, 1024, stdin);


        //!发送数据
        //!@param fd 套接字描述符
        //!@param buf 发送缓冲区
        //!@param len 发送缓冲区长度
        //!@param flags 发送标志  0 表示默认操作
        //!@param addr 目标地址
        //!@param addrlen 地址长度
        //!@return 成功返回发送的字节数,失败返回-1
        n= sendto(fd, buf, strlen(buf), 0, (struct sockaddr *)addr, addrlen);
        if(n == -1){
   
            perror("sendto err");
            exit(EXIT_FAILURE);
        }

        if(strncmp(buf, "exit",4) == 0){
   
            break;
        }
    }

}


void login(int fd, struct sockaddr_in * addr ,struct sockaddr_in * new_addr , socklen_t addrlen){
   
    char login_status=LITTLE_ENDIAN;

    while (1){
   
        int n = 0;//返回发送的字节数
        char buf[1024] = {
   0};
        printf("请输入要发送的消息:");
        fgets(buf, 1024, stdin);



        n= sendto(fd, buf, strlen(buf), 0, (struct sockaddr *)addr, addrlen);
        if(n == -1){
   
            perror("sendto err");
            exit(EXIT_FAILURE);
        }

        //接收消息服务器的响应
        n= recvfrom(fd, &login_status, sizeof(login_status), 0, (struct sockaddr *)new_addr, &addrlen);
        if(n == -1){
   
            perror("recvfrom err");
            exit(EXIT_FAILURE);
        }
        if(login_status == LOGIN_SUCCESS){
   
            printf("登录成功\n");
            printf("新的子进程的地址为:%s:%d\n",inet_ntoa(new_addr->sin_addr),ntohs(new_addr->sin_port));
            break;
        }else if(login_status == LOGIN_FAIL){
   
            printf("登录失败\n");
            continue;
        }


        if(strncmp(buf, "exit",4) == 0){
   
            break;
        }
    }


}

服务端

服务端创建主线程,接收客户端的请求,创建新的子线程,
子线程完成后续交互,子线程中创建新的套接字,返回给客户端,后续交互将在新的套接字中完成.
将子线程分离,线程运行结束将由系统回收资源

// todo UDP服务器端程序
#include <stdio.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/types.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <signal.h>
#include <sys/wait.h>
#include <pthread.h>
#define LOGIN_SUCCESS 1
#define LOGIN_FAIL 0




//接收数据
void recv_data(int sockfd);
void *pthread_todo(void *arg);

//初始化套接字
int  init_socket(char *ip, char* port);

int TheLogin(char *ip, char * port);

//定义结构体为子线程传递参数
struct thread_arg {
   
    char *ip;
    unsigned char login_status;
    struct sockaddr_in thread_addr;//客户端的地址
}thread_arg;

int main(int argc, char *argv[]){
   


    //验证
    int new_sockfd = TheLogin("172.17.140.183", "8083");
    //接收数据
    //由子线程完成

    //关闭套接字
    close(new_sockfd);
    return 0;
}

//接收数据
void recv_data(int sockfd) {
   
    struct sockaddr_in client_addr;//客户端的地址
    int client_addr_len = sizeof(client_addr);

    while(1) {
   
        char recv_buf[1024]={
   0};

        //接收数据
        //*@param sockfd 套接字描述符
        //*@param buf 接收缓冲区
        //*@param len 接收缓冲区长度
        //*@param flags 接收标志
        //*@param src_addr 发送方地址
        //*@param addrlen 发送方地址长度
        //*@return 成功返回接收到的字节数,失败返回-1
        int ret = recvfrom(sockfd, recv_buf, sizeof(recv_buf), 0, (struct sockaddr *) &client_addr, &client_addr_len);
        if (ret == -1) {
            perror("recvfrom err");
            exit(EXIT_FAILURE);
        }
        //打印接收到的信息
        char *ip_str = inet_ntoa(client_addr.sin_addr);//将网络字节序IP地址转换为点分十进制IP地址
        int port = ntohs(client_addr.sin_port); //将网络字节序端口号转换为主机字节序端口号
        printf("接收到来自%s:%d的数据:%s\n", ip_str, port, recv_buf);

        if(strncmp(recv_buf, "exit", 4) == 0){
            //退出程序
            break;
        }
    }
    close(sockfd);
    return;
}


int  init_socket(char *ip,char *port){
    //!通过socket函数创建套接字
    //!@param domain 协议族,AF_INET表示IPv4协议族
    //!@param type 套接字类型,SOCK_DGRAM表示UDP套接字
    //!@param protocol 协议,一般为0 让系统⾃动识别
    //!@return 成功返回套接字描述符,失败返回-1
    int fd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    if(fd == -1){    //创建套接字失败
        perror("socket err");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    //准备服务器地址
    /*      struct sockaddr_in {
                short int sin_family; // 地址族 AF_INET
                unsigned short int sin_port; // 端口号
                struct in_addr sin_addr;// IP地址
                unsigned char sin_zero[8]; // 填充字节 为了对齐sockaddr
            };
    */
    struct sockaddr_in addr;
    memset(&addr, 0, sizeof(addr));

    addr.sin_family=AF_INET;
    addr.sin_port=htons(atoi(port));//htons函数将主机字节序转换为网络字节序

    //inet_aton()将点分十进制IP地址转换为网络字节序IP地址
    //*@param ip 字符串形式的IP地址
    //*@param in_addr 结构体变量,用于存储IP地址
    int ret=inet_aton(ip, &addr.sin_addr); // 成功返回⾮0,失败返回0
    if(ret == 0){
        perror("inet_aton err");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }


    //!绑定套接字到服务器地址
    //!@param sockfd 套接字描述符
    //!@param addr 服务器地址
    //!@param addrlen 服务器地址长度
    //!@return 成功返回0,失败返回-1
    int ret2 = bind(fd, (struct sockaddr*)&addr, sizeof(addr));
    if(ret2 == -1){
        perror("bind err");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }


    return fd;
}


int TheLogin(char *ip, char *port){
    unsigned char login_status;
    int new_sockfd;
    //初始化套接字
    int sockfd = init_socket(ip, port);
    //线程创建
    pthread_t recv_thread;


    struct sockaddr_in client_addr;//客户端的地址
    int client_addr_len = sizeof(client_addr);

    while(1) {
        char recv_buf[1024]={0};

        int ret = recvfrom(sockfd, recv_buf, sizeof(recv_buf), 0, (struct sockaddr *) &client_addr, &client_addr_len);
        if (ret == -1) {
            perror("recvfrom err");
            exit(EXIT_FAILURE);
        }
        //打印接收到的信息
        char *ip_str = inet_ntoa(client_addr.sin_addr);//将网络字节序IP地址转换为点分十进制IP地址
        int port = ntohs(client_addr.sin_port); //将网络字节序端口号转换为主机字节序端口号
        printf("接收到来自%s:%d的数据:%s\n", ip_str, port, recv_buf);

        //登录验证
        //判断是否为登录请求
        login_status = ( strncmp(recv_buf, "login",5)==0 ? LOGIN_SUCCESS: LOGIN_FAIL ) ;
        if(login_status == LOGIN_SUCCESS){
             //使用子线程完成后续交互
             struct thread_arg pack;
             pack.ip = ip;
             pack.login_status = login_status;
             pack.thread_addr = client_addr;
             //创建子线程
             pthread_create(&recv_thread, NULL, pthread_todo, &pack);
             printf("子线程创建成功\n");
        } else{
            //回传失败消息
            sendto(sockfd, &login_status, sizeof(login_status), 0, (struct sockaddr *) &client_addr, client_addr_len);
        }
        //将新建的线程设置为分离状态
        pthread_detach(recv_thread);
        printf("子线程分离成功\n");

    }

}

void *pthread_todo(void *arg){
    //子线程函数
     struct thread_arg *pack = (struct thread_arg*)arg;



    //创建新的套接字文件描述符
    int new_sockfd = init_socket(pack->ip, "0");
    printf("子线程创建新的套接字文件描述符:%d\n", new_sockfd);
    sendto(new_sockfd, &pack->login_status, sizeof(pack->login_status), 0,\
    (struct sockaddr *) &pack->thread_addr, sizeof(pack->thread_addr));

    //接收数据
    recv_data(new_sockfd);

    pthread_exit(NULL);

}
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