ESP8266/ESP32 Socket编程(4)Select进阶用法-服务器单任务实现多客户端交互
引言
本文介绍用Select机制在ESP8266上实现一个TCP 并发服务器,对于Select机制的基本使用在上一篇博客已经介绍过了,下面简单讲述一下代码和实验现象:
1.该并发服务器的基本原理是:
(1)在for循环里,通过Select机制,监控可读的文件描述符,若干文件描述符,通过fa_A[]数组维护。
(2)可读的文件描述符分为两类,即已连接的客户端对应的socket描述符发来数据时,该描述符变为可读(对recv()而言“可读”);新建的连接,将触发监听的socket描述符可读(对accept()而言可读)。在for循环里,先处理数据可读、再处理新的连接请求,依此循环检测并处理数据和新连接。
该并发服务器的基本原理构造如下:
2.代码:
实验用的代码模板是ESP8266 RTOS-SDKv3.3以上版本的Socket TCP Example,开发板是ESP8266DevkitC.
代码中,我尽量添加了注释,帮助理解。
[code]/* BSD Socket API Example This example code is in the Public Domain (or CC0 licensed, at your option.) */ #include <string.h> #include <sys/param.h> #include "freertos/FreeRTOS.h" #include "freertos/task.h" #include "esp_system.h" #include "esp_log.h" #include "esp_netif.h" #include "esp_event.h" #include "protocol_examples_common.h" #include "nvs.h" #include "nvs_flash.h" #include "lwip/err.h" #include "lwip/sockets.h" #include "lwip/sys.h" #include <lwip/netdb.h> #define PORT CONFIG_EXAMPLE_PORT static const char *TAG = "example"; #define BACKLOG 5 // how many pending connections queue will hold int fd_A[BACKLOG]; // accepted connection fd int conn_amount; // current connection amount #define BUF_SIZE 128 void showclient() { int i; printf("client amount: %d\n", conn_amount); for (i = 0; i < BACKLOG; i++) { printf("[%d]:%d ", i, fd_A[i]); } printf("\n\n"); } static void tcp_server_task(void *pvParameters) { char rx_buffer[BUF_SIZE]; char addr_str[128]; int addr_family; int ip_protocol; fd_set fdsr; struct timeval tv; conn_amount = 0; int i; int yes = 1; struct sockaddr_in client_addr; // connector's address information int maxsockfd;//use for select() to check the readable fd while (1) { #ifdef CONFIG_EXAMPLE_IPV4 struct sockaddr_in destAddr; destAddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); destAddr.sin_family = AF_INET; destAddr.sin_port = htons(PORT); addr_family = AF_INET; ip_protocol = IPPROTO_IP; inet_ntoa_r(destAddr.sin_addr, addr_str, sizeof(addr_str) - 1); #else // IPV6 struct sockaddr_in6 destAddr; bzero(&destAddr.sin6_addr.un, sizeof(destAddr.sin6_addr.un)); destAddr.sin6_family = AF_INET6; destAddr.sin6_port = htons(PORT); addr_family = AF_INET6; ip_protocol = IPPROTO_IPV6; inet6_ntoa_r(destAddr.sin6_addr, addr_str, sizeof(addr_str) - 1); #endif /* there are two kinds of sockfd,one is listen_sock,the other is connect_sock*/ int listen_sock = socket(addr_family, SOCK_STREAM, ip_protocol); if (listen_sock < 0) { ESP_LOGE(TAG, "Unable to create socket: errno %d", errno); break; } ESP_LOGI(TAG, "Socket created"); //allow socket address reuse if (setsockopt(listen_sock, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &yes, sizeof(int)) == -1) { perror("setsockopt"); exit(1); } ESP_LOGI(TAG, "address reuse ok"); int err = bind(listen_sock, (struct sockaddr *)&destAddr, sizeof(destAddr)); if (err != 0) { ESP_LOGE(TAG, "Socket unable to bind: errno %d", errno); break; } ESP_LOGI(TAG, "Socket binded"); err = listen(listen_sock, BACKLOG); if (err != 0) { ESP_LOGE(TAG, "Error occured during listen: errno %d", errno); break; } ESP_LOGI(TAG, "Socket listening"); #ifdef CONFIG_EXAMPLE_IPV6 struct sockaddr_in6 sourceAddr; // Large enough for both IPv4 or IPv6 #else struct sockaddr_in sourceAddr; #endif uint addrLen = sizeof(sourceAddr); maxsockfd = listen_sock;//use for select() to check the readable fd for (;;) { // initialize file descriptor set FD_ZERO(&fdsr); FD_SET(listen_sock, &fdsr); // timeout setting tv.tv_sec = 60; tv.tv_usec = 0; // add active connection to fd set for (i = 0; i < BACKLOG; i++) { if (fd_A[i] != 0) { FD_SET(fd_A[i], &fdsr); } } //block here until listen_sock can read int ret = select(maxsockfd+1, &fdsr, NULL, NULL, &tv); if (ret < 0) { perror("select"); break; } else if (ret == 0) { printf("timeout\n"); continue; } // check every fd in the set and handle the recv() for (i = 0; i < conn_amount; i++) { if (FD_ISSET(fd_A[i], &fdsr)) { ret = recv(fd_A[i], rx_buffer, sizeof(rx_buffer) - 1, 0); if (ret <= 0) { // client close ESP_LOGE(TAG, "recv failed or connection closed: errno %d", errno); printf("client[%d] close\n", i); close(fd_A[i]); FD_CLR(fd_A[i], &fdsr); fd_A[i] = 0; } else { // receive data if (ret < BUF_SIZE) memset(&rx_buffer[ret], '\0', 1); printf("client[%d] send:%s\n", i, rx_buffer); int err = send(fd_A[i], rx_buffer, ret, 0); if (err < 0) { ESP_LOGE(TAG, "Error occured during sending: errno %d", errno); continue; } } } } // check whether a new connection comes and handler the new connection if (FD_ISSET(listen_sock, &fdsr)) { int connect_sock = accept(listen_sock, (struct sockaddr *)&client_addr, &addrLen); if (connect_sock <= 0) { perror("accept"); continue; } ESP_LOGI(TAG, "Socket accepted"); // add to fd queue if (conn_amount < BACKLOG) { fd_A[conn_amount++] = connect_sock; printf("new connection client[%d] %s:%d\n", conn_amount, inet_ntoa(client_addr.sin_addr), ntohs(client_addr.sin_port)); if (connect_sock > maxsockfd) maxsockfd = connect_sock; } else { printf("max connections arrive, exit\n"); send(connect_sock, "bye", 4, 0); close(connect_sock); continue; } } showclient(); } // when select() return error, close other connections for (i = 0; i < BACKLOG; i++) { ESP_LOGE(TAG, "Shutting down socket and restarting..."); if (fd_A[i] != 0) { shutdown(fd_A[i], 0); close(fd_A[i]); } } } vTaskDelete(NULL); } void app_main() { ESP_ERROR_CHECK(nvs_flash_init()); ESP_ERROR_CHECK(esp_netif_init()); ESP_ERROR_CHECK(esp_event_loop_create_default()); ESP_ERROR_CHECK(example_connect()); xTaskCreate(tcp_server_task, "tcp_server", 4096, NULL, 5, NULL); }
3.实验现象与分析:
(1)开发板编译烧录上述程序后,打印信息如下,首先开发板运行的TCP Server进入Listen状态(即监听状态):
在代码中,我们通过tv.tv_sec = 60;语句将select()的超时时间设置为60秒,即select将监控60s内可读的文件描述符,超过60秒若无可读文件描述符,就触发超时异常,程序终止。
所以让我们打开终端,输入以下命令,运行一个模拟的TCP Client,连接我们的TCP Server:
nc 192.168.47.104 3333
(注意根据你的上图中的串口打印信息,替换命令中的IP地址,对nc命令以及TCP Server/Client不了解的可以参考我的博客Socket编程(1))
连接后,向开放板上的TCP Server发出消息“you got me",则开发板也会回复一条同样的消息“you got me"。此时,开发板对应的串口输出信息如下:
即接收客户端client[1]的连接, 当前连接的client[1]在服务器中对应的文件描述符为55,收到client[1]的消息后,发送同样的消息“you got me"给客户端。同时,统计当前已经连接的客户端的数量为1。
(2)让我们再打开一个新的终端(原终端不要关闭),执行同样的命令:nc 192.168.47.104 3333,并发送消息“ha ha"
如下:
同样的,开发板也会回复一条同样的消息“ha ha"。此时,开发板对应的串口输出信息如下:
接收一个新连接client[2],当前已连接状况是fd为55的client[1],以及fd为56的client[2].接收到client[2]发送的消息“ha ha",并将接收的消息再发送给client[2]。当前已经连接的client 数量已经变为2.
此时,并发服务器的测试已经完成了,你可以再打开几个终端,运行nc 192.168.47.104 3333命令,建立新的客户端与开发板上的TCP Server进行连接与消息交互。
你看,我们的开发板上的TCP Server,可以同时处理好几个PC端模拟的TCP Client的连接和数据收发:
目前实现的这个TCP并发服务器还有很多可以优化改进的地方,如果有疑问或者改进的建议,欢迎留言讨论。
- java使用多线程编程,实现socket服务器客户端交互
- linux下socket编程 select实现非阻塞模式多台客户端与服务器通信
- Linux下网络socket编程——实现服务器(select)与多个客户端通信
- 【黑马程序员】Socket编程实现服务端和客户端的交互
- Android中socket编程实现简单的客户端和服务器之间的通信
- 运用socket实现简单的服务器客户端交互
- 转载:在Android上实现SSL握手(客户端需要密钥和证书),实现服务器和客户端之间Socket交互
- linux下socket编程实现一个服务器连接多个客户端
- socket编程(一),实现服务器与客户端简单通信
- Socket编程实现服务端和客户端的交互
- c语言实现socket编程--客户端与客户端之间通过服务器进行通讯
- 在Android上实现SSL握手,实现服务器和客户端之间Socket交互
- socket编程:客户端与服务器间的连接以及各函数的用法
- socket编程:服务器与客户端简单交互的例子
- socket编程:客户端与服务器间的连接以及各函数的用法
- Socket通信,实现单客户端和服务器交互的C/S结构
- Python中的TCP编程,实现客户端与服务器的聊天(socket)
- 运用Java中socket编程实现简单的服务器客户端收发信息程序
- 在Android上实现SSL握手(客户端需要密钥和证书),实现服务器和客户端之间Socket交互
- 在Android上实现SSL握手(客户端需要密钥和证书),实现服务器和客户端之间Socket交互