基于socket简单通信协议实现
2016-12-01 14:40
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1 场景
当用socket进行进程通信，传输数据的时候，会出现以下一些情况：（1）完整的一条消息被系统拆分成几条发送，例如要发送一条消息：Hello World ，却被系统分成两条消息发送，分别为：Hello 和 World。
（2）几条独立的消息被系统合成一条消息发送，例如要发送两条消息分别为：a memory from my past和it’s been a year，却被系统和成一条消息发送：a memory from my pastit’s been a year。
这个时候，需要为socket通信设计一种通信协议，以保证数据的准确性。
2 协议格式
通信协议设计如下：
Head：帧头，2个字节，此处为0xa5a5
Type：通信类型，1个字节，范围0x00~0xff
Data Length：数据长度，1个字节，即Data的字节总数，
Data：实际传输的数据，长度不定
CS：校验值，1个字节，type、data length、data三个域所有字节的异或值，实际中并没用到校验
End：帧尾，2个字节，此处为0xbeef
3 程序设计
3.1 解析思路
假设socket客户端C和服务端S通信，C向S发送消息M1。1、 S收到消息M1。S把消息M1拷贝到缓存Q中，Q为循环队列。假如M1的长度大于Q的剩余空间，则只拷贝剩余空间大小的字节到Q。
2、 从Q的当前指针开始，查找帧头
。如果找到，则当前指针向后移2个字节位置，继续查找；如果没找到，则删除前1个字节，当前指针向后移1个字节位置，继续查找
3、 从Q的当前指针开始，查找。如果Q中至少还剩一个字节，则表示找到，当前指针向后移1个字节位置，否则退出解析。
4、 从Q的当前指针开始，查找。如果Q中至少还剩一个字节，则表示找到，当前指针向后移1个字节位置，否则退出解析。
5、 从Q的当前指针开始，向后移DataLength个字节位置，查找。如果找到，则从Q中取出一条完整的消息P1，并从Q中删除此消息空间，调用外部的回调函数；否则删除帧头的第一个字节a5，当前指针指向帧头第二个字节a5位置，从步骤2开始，重新一轮解析。
3.2 数据结构
查找策略枚举，用于查找时判断查找帧结构的哪个部位：1 typedef enum{
2 SEARCH_HEAD,
3 SEARCH_TYPE,
4 SEARCH_LEN,
5 //SEARCH_CS,
6 SEARCH_END,
7 SEARCH_NONE
8 }cache_strategy;消息结构体，用于存储从缓存中解析出的数据：
typedef struct{
unsigned char data[SOCKET_MSG_SIZE]; //data
int len;
unsigned char type;
}socket_msg;回调函数，用于从缓存中解析出消息时调用：
typedef void (*tp_socket_msg_handle)(int fd, socket_msg *msg,void *args);
循环队列，用于缓存接收到的数据：
typedef struct{
unsigned char buf[SOCKET_MSG_CACHE_SIZE]; //buffer for storing data read from client
int front;
int rear;
int current;
int len;
int tag; //mark that whether the cache is full,1-full,0-not full
cache_strategy strategy;
tp_socket_msg_handle handle;//callback function to invoke when a message is parsed out
void* args; //external parameter
socket_msg recv_msg; //parsed message
}socket_cache;
3.3 关键实现
1、把接收到的数据存储到缓冲中，并准备解析：//copy the unparsed data to cache, and parsed them
int socket_msg_pre_parse(
int fd,
socket_cache *cache,
unsigned char *buf,
int len,
void *args)
{
int n = 0;
unsigned char *p = buf;
//when reading buffer's length is greater than cache's left length,
//we should copy many times.
cache->args = args;
while(1){
n = socket_msg_cpy_in(cache, p, len);
if(n == 0){
return FALSE;//cache is full
}
//parse and handle socket message from cache
socket_msg_parse(fd, cache);
if(n == len){
return TRUE; //copy completed
}
//move the pointer
p = p + n;
len = len - n;
}
return TRUE;
}2、递归解析消息：
1 //parsed the packaged data, and invoke callback function
2 void socket_msg_parse(int fd, socket_cache *cache)
3 {
4 int current_len;
5 int p, q;
6 int i;
7 int find;
8
9 if(cache->front == cache->rear && cache->tag == 0){
10 //D("socket cache is empty!\n");
11 return;
12 }
13
14 //calculate the current length of cache
15 if(cache->current >= cache->front){
16 current_len = cache->len - (cache->current - cache->front);
17 }
18 else{
19 current_len = cache->rear - cache->current;
20 }
21
22 switch(cache->strategy){
23 case SEARCH_HEAD://to find a Head format in cache
24 if(current_len < SOCKET_MSG_HEAD_SIZE){
25 return;
26 }
27 find = FALSE;
28 for(i = 0; i < current_len - 1; i++){
29 p = cache->current;
30 q = (cache->current + 1) % SOCKET_MSG_CACHE_SIZE;
31 if( (cache->buf[p] == (SOCKET_MSG_HEAD >> 8))&&
32 (cache->buf[q] == (SOCKET_MSG_HEAD & 0xff))){
33
34 find = TRUE;
35 break; //exit for loop
36 }
37 else{
38 //current pointer move to next
39 cache->current = q;
40 //delete one item
41 cache->front = cache->current;
42 cache->len --;
43 cache->tag = 0;
44 }
45 }
46
47 if(find == TRUE){
48 //move 2 items towards next
49 cache->current = (cache->current + 2) % SOCKET_MSG_CACHE_SIZE;
50 //we found the head format, go on to find Type byte
51 cache->strategy = SEARCH_TYPE;
52 }
53 else{
54 //if there is no head format ,delete previouse items
55 LOGE("socket message without head: %x!\n",SOCKET_MSG_HEAD);
56 //go on to find Head format
57 cache->strategy = SEARCH_HEAD;
58 }
59 break;
60
61 case SEARCH_TYPE://to find the type byte in cache
62 if(current_len < SOCKET_MSG_TYPE_SIZE){
63 return ;
64 }
65 //get the value of type
66 //cache->type = cache->buf[cache->current];
67 cache->recv_msg.type = cache->buf[cache->current];
68 cache->current = (cache->current + 1) % SOCKET_MSG_CACHE_SIZE;
69 //we found Type byte, go on to find Datalen format
70 cache->strategy = SEARCH_LEN;
71 break;
72
73 case SEARCH_LEN://to find the datalen byte in cache
74 if(current_len < SOCKET_MSG_LEN_SIZE){
75 return ;
76 }
77 if(cache->buf[cache->current] > SOCKET_MSG_DATA_SIZE){
78 LOGE("the data len of message out of size: %d!\n",SOCKET_MSG_DATA_SIZE);
79 //delete the frist item 'a5'
80 //move back 2 items
81 cache->current = cache->current >= 2 ? (cache->current - 2) : (SOCKET_MSG_CACHE_SIZE - 2 + cache->current);
82 cache->front = cache->current;
83 //length sub 2
84 cache->len -= 2;
85 cache->tag = 0;
86 //go on to find Head format
87 cache->strategy = SEARCH_HEAD;
88 }
89 else{
90 //get the value of datalen
91 //cache->data_len = cache->buf[cache->current];
92 cache->recv_msg.len = cache->buf[cache->current];
93 cache->current = (cache->current + 1) % SOCKET_MSG_CACHE_SIZE;
94 //we found datalen byte, go on to find End format
95 cache->strategy = SEARCH_END;
96 }
97 break;
98
99
100
101 case SEARCH_END:
102 if(current_len < (cache->recv_msg.len + SOCKET_MSG_END_SIZE)){
103 return;
104 }
105 //because we have known the data bytes' len, so we move the very
106 //distance of datalen to see if there is End format.
107 p = (cache->current + cache->recv_msg.len) % SOCKET_MSG_CACHE_SIZE;
108 q = (cache->current + cache->recv_msg.len + 1) % SOCKET_MSG_CACHE_SIZE;
109 if( (cache->buf[p] == (SOCKET_MSG_END >> 8))&&
110 (cache->buf[q] == (SOCKET_MSG_END & 0xff)) ){
111 socket_msg_cpy_out(cache, cache->recv_msg.data, cache->current, cache->recv_msg.len);
112 if(cache->handle != NULL){
113 //cache->handle(fd, cache->buf + cache->data_index, cache->data_len);
114 cache->handle(fd, &cache->recv_msg, cache->args);
115 }
116 //delete all previous items
117 cache->current = (q + 1) % SOCKET_MSG_CACHE_SIZE;
118 cache->front = cache->current;
119 cache->len -= (cache->recv_msg.len + SOCKET_MSG_FORMAT_SIZE);
120 cache->tag =0;
121
122 }
123 else{
124 LOGE("socket message without end: %x!\n",SOCKET_MSG_END);
125 //delete the frist item 'a5'
126 //move back 3 items
127 cache->current = cache->current >= 3 ? (cache->current - 3) : (SOCKET_MSG_CACHE_SIZE - 3 + cache->current);
128 cache->front = cache->current;
129 //length sub 3
130 cache->len -= 3;
131 cache->tag = 0;
132
133 }
134 //go on to find Head format
135 cache->strategy = SEARCH_HEAD;
136 break;
137
138 default:
139 break;
140
141
142 }
143
144 //parse new socket message
145 socket_msg_parse(fd,cache);
146 }原文：http://blog.csdn.net/xnwyd/article/details/7668742
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