Linux TCP server系列（2）-简单优化服务器和客户端程序

目标：
在上个server中考虑更多细节问题，完善server。

思路：
（1）服务器
父进程使用fork派生子进程后，如果子进程运行结束，那么该进程不会立刻被销毁，而会进入“僵尸状态”，仍然维护着自身的信息，这时候如果服务器父进程不加以处理，那么很快就会消耗完系统的内存空间，所以父进程需要监听子进程SIGCHLD信号，并做出处理以销毁残留信息，这里可以使用wait或者waitpid来实现。
我们在父进程调用listen之后，注册监听信号和信号处理函数signal(SIGCHLD, sig_child);
信号处理函数实现如下：
void sig_child(int signo) //父进程对子进程结束的信号处理
{
pid_t pid;
int stat;

while( (pid=waitpid(-1,&stat,WNOHANG))>0)
printf("child %d terminated\n",pid);

return;
}
这样一来我们就可以应付子进程退出后的残留信息问题。注意这里使用waitpid，其
中使用WNOHANG参数来防止父进程阻塞在wait上。

（2）客户端
客户端需要考虑下面几种边界情况，根据自身需求做出调整：
a）客户端连接成功后，某个时刻向服务器发送信息，接着再调用read从服务器接收信息，如果在发送信息之前，服务器子进程关闭了，那么它会发送FIN给客户端TCP，客户端TCP则以ACK响应，然后客户端向服务器发送消息时，服务器就会以RST响应，如果这时候客户端继续调用read，由于客户端TCP已经从服务器接收FIN，所以read会返回0，这时候客户根本不知道之前所发送的东西没有到达服务器，所以在read返回0时要做恰当提示和处理。
b）如果客户端不理会read的错误，继续发送信息给服务器，那么当一个进程向接收了RST的套接口进行写时，内核会给它发送一个SIGPIPE信号，该信号会终止进程，所以我们也需要自己捕获该信号并做处理。
c）在read之前，服务器主机崩溃，它没有回传FIN，这样read会阻塞很长时间才放弃连接，这也是需要考虑的。
考虑到客户端既需要从用户接收输入，又需要从服务器接收输入，其中一方在使用时会阻塞另一方，影响客户体验，所以这里使用select来做这两个描述符的监听。后文会将select使用到服务器上，提高服务器的性能。
select的主要用法：
1 在fd_set中设置被监听的描述符（输入描述符集，输出描述符集，异常输出描述符集）
2 调用select函数开始监听（可以自行配置超时时间）
3 如果监听到有数据流动，则使用FD_ISSET判断发生在哪个描述符，并做处理。
代码如下：
FD_ZERO(&rset);
for(;;)
{
FD_SET(fileno(fp),&rset);
FD_SET(sockfd,&rset);
maxfdp1=std::max( fileno(fp),sockfd) +1;
select(maxfdp1,&rset,NULL,NULL,NULL); //使用select使得客户端不需要阻塞在标准IO 或者 TCP read的其中一个上

if( FD_ISSET(sockfd,&rset))
{
if(read(sockfd,recvline,sizeof(recvline))==0)
//那边发来需要有换行符表示串尾，不然这边要求接受的字节数还不到，或者还没到尾部，所以没有输出
{
printf("read error\n");
//handle error；
return;
}
// printf("readed:%d,str:%d",cr,strlen(recvline));
// 如果tcp缓冲区内有多于预定义取的字节，则会自动调用read再取，直到结尾或者遇到换行符
fputs(recvline,stdout); //标准库函数fputs向标准IO上写一行
bzero(&recvline,strlen(recvline));
}
if( FD_ISSET(fileno(fp),&rset))
{
if(fgets(sendline,sizeof(sendline),fp)==NULL) //标准库函数fgets从标准IO上获取一行
//fgets会加上换行符，如果有
return;
write(sockfd,sendline,strlen(sendline)-1);
//减一去除换行符
bzero(&sendline,strlen(sendline));
}
}

实现：

client.cpp

#include<sys/types.h>
#include<stdlib.h>
#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/socket.h>
#include<strings.h>
#include<string.h>
#include<arpa/inet.h>
#include<errno.h>
#include<stdio.h>

#include<algorithm>

#define SERVER_PORT 84

void str_cli(char *data,int sockfd);

int main(int argc, char **argv)
{
int sockfd;
struct sockaddr_in servaddr;

//tcpcli <ipaddress> <data>
if(argc!=3)
return -1;

sockfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
if(sockfd==-1)
{
printf("socket established error: %s\n",(char*)strerror(errno));
}

bzero(&servaddr,sizeof(servaddr));
servaddr.sin_family=AF_INET;
servaddr.sin_port=htons(SERVER_PORT);
inet_pton(AF_INET,argv[1],&servaddr.sin_addr);

printf("client try to connect\n");
int conRes=connect(sockfd,(struct sockaddr *)&servaddr,sizeof(servaddr));
if(conRes==-1)
{
printf("connect error: %s\n",strerror(errno));
}

str_cli(argv[2],sockfd);

exit(0);
}

void str_cli(char *data,int sockfd)
{
int n=0;
char recv[512];

FILE* fp=stdin;

int maxfdp1;
fd_set rset;
char sendline[512],recvline[512];

FD_ZERO(&rset);
for(;;)
{
FD_SET(fileno(fp),&rset);
FD_SET(sockfd,&rset);
maxfdp1=std::max( fileno(fp),sockfd) +1;
select(maxfdp1,&rset,NULL,NULL,NULL);            //使用select使得客户端不需要注释在标准IO 或者 TCP read的其中一个上

if( FD_ISSET(sockfd,&rset))
{
if(read(sockfd,recvline,sizeof(recvline))==0)
//那边发来需要有换行符表示串尾，不然这边要求接受的字节数还不到，或者还没到尾部，所以没有输出
{
printf("read error\n");
//handle error；
return;
}
//    printf("readed:%d,str:%d",cr,strlen(recvline));
//      如果tcp缓冲区内有多于预定义取的字节，则会自动调用read再取，直到结尾或者遇到换行符
fputs(recvline,stdout);                            //标准库函数fputs向标准IO上写一行
bzero(&recvline,strlen(recvline));
}
if( FD_ISSET(fileno(fp),&rset))
{
if(fgets(sendline,sizeof(sendline),fp)==NULL)    //标准库函数fgets从标准IO上获取一行
//fgets会加上换行符，如果有
return;
write(sockfd,sendline,strlen(sendline)-1);
//减一去除换行符
bzero(&sendline,strlen(sendline));
}
}

}

分析:

服务器增加了对子进程退出时的信号处理，防止子进程数增多后带来的资源消耗，客户端使用select避免阻塞在标准IO和socket IO上。