linux环境下c语言书写socket服务器程序的步骤和注意事项

在linux下用c语言编写socket服务器。

首先分析需要解决的问题：1.Socket的处理机制。

一般的处理方法是在服务端socket初始化和建立监听之后，开启一个while死循环。

不断接受传递过来的socket链接请求，如果链接请求成功，开启一个子进程fork，在子进程中对socket进行处理。

处理完毕之后，子进程结束退出。

经本人测试研究发现了1中框架的几个问题，比较的突出。

具体如下。

2.开启子进程容易产生僵尸进程。

一开始的代码不完善，在子进程中exit后，父进程没有对其进行操作，导致了子进程成为僵尸进程，处理此问题有3种方法，将在后面进行详细说明。

3.Socket的处理容易不严谨，导致程序奔溃。

Socket的处理要严谨，否则在程序的运行过程中会出现socket资源不能释放的问题。

4.日志文件的处理。

在多进程（线程）处理中会面临一个日志文件不可共享写的问题。

本文中的代码均为作者测试使用过，在本文的最后会附上所有代码，如有疑问或者需要可以联系作者，qq：398810897。

具体问题分析：1.socket的基本框架（代码文件为server01.c）。

在windows和linux下的socket编程基本上是一样的，没有多大的差别，都是遵循着创建socket、定义socket（socket赋值）、绑定socket、开启监听、socket收发、关闭socket的流程来的，在windows下一开始还需要初始化socket版本，在这里主要针对的linux环境下的socket，所以windows下的东西就不细说了。

创建可以收发数据的socket的必须的步骤如下：//创建socketsock=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);if(sock<0){printf("socket error\n");return 0;}printf("sock-ret=[%d]\n",sock);//网络字节序server.sin_family=AF_INET;server.sin_addr.s_addr=INADDR_ANY;server.sin_port=htons(6000);//.........MYPORTbzero(&(server.sin_zero),8);setsockopt(sock,SOL_SOCKET ,SO_REUSEADDR,(const char*)&bReuseaddr,sizeof(int));//bindif((ret=bind(sock,(struct sockaddr *)&server,sizeof(struct sockaddr)))<0)////****bind(){printf("bind error\n");return 0;}printf("bind-ret=[%d]\n",ret);ret=-9;if((ret=listen(sock,100)<0))////****listen(){printf("listen error\n");return 0;}printf("listen-ret=[%d]\n",ret);在socket的创建以及初始化之后，做一个while（1）的死循环进行和客户端的链接。

while(1){namelen=sizeof(struct sockaddr_in);//sockaddr_in:地址信息if((msgsock=accept(sock,(struct sockaddr *)&client,&namelen))<0)////****accept(){printf("accept error\n");continue;}else{。

}。

}如果有客户端链接成功，即开启一个子进程来处理相关的流程。

在else中处理这个问题，在这里把else里面的代码贴出来。

else{printf("socket accept from sock=%d,ip=%s,port=%d\n",msgsock,inet_ntoa(client.sin_addr),client.sin_port);printf("SOCKET BEGIN===================\n");if(!fork())//child{int sockettemp=msgsock;while(1){char data_buf[MAXLINE];//socket recvchar ch_send_back[300];//socket backint n=0;memset(data_buf,0,MAXLINE);if(0>=(n=recv(sockettemp,data_buf,MAXLINE,0))){continue;}else{send(sockettemp,ch_send_back,strlen(ch_send_back),0);close(sockettemp);break;}}close(sockettemp);printf("SOCKET END ===================\n");exit(0);}以上就是一个简单的socket服务器程序的框架了。

2.僵尸进程的处理。

在程序运行之后，会出现如下的问题，就是fork了子进程之后，父进程便不再处理子进程，导致了僵尸进程的出现。

如下图所示，会出现一个[server01] <defunct>的僵尸进程：为了避免这个问题的出现，现有四种方式可以处理。

(1) 父进程通过wait和waitpid等函数等待子进程结束，这会导致父进程挂起。

执行wait()或waitpid()系统调用，则子进程在终止后会立即把它在进程表中的数据返回给父进程，此时系统会立即删除该进入点。

在这种情形下就不会产生defunct进程。

(2) 如果父进程很忙，那么可以用signal函数为SIGCHLD安装handler。

在子进程结束后，父进程会收到该信号，可以在handler中调用wait回收。

(3) 如果父进程不关心子进程什么时候结束，那么可以用signal(SIGCLD, SIG_IGN)或signal(SIGCHLD, SIG_IGN)通知内核，自己对子进程的结束不感兴趣，那么子进程结束后，内核会回收，并不再给父进程发送信号(4)fork两次，父进程fork一个子进程，然后继续工作，子进程fork一个孙进程后退出，那么孙进程被init接管，孙进程结束后，init会回收。

不过子进程的回收还要自己做。

具体的测试结果：（1）方法是可以避免僵尸进程的产生，但是效率很低，每一次fork了子进程，父进程都要等到子进程exit了才能继续运行，不适合在并发量很高的服务器程序上使用。

（2）在程序中定义一个signal的函数void proc_child(int SIGNO);然后在server监听了之后，和客户端链接之前，调用此函数signal(SIGCHLD, proc_child);函数的具体实现如下：void proc_child(int SIGNO){int pid = -1;int stat;pid = waitpid(-1, &stat, WNOHANG);}具体代码参考server02.c。

试验结果还是比较满意，在单客户端访问时，效率几乎没什么影响，也不会产生僵尸进程，但是多个客户端，或者长期大量的链接的时候还是会产生僵尸进程。

测试环境比较难以搭建。

（3）方法可以，而且简单容易实现，具体代码参考server03.c。

（4）没有测试，所以这里就只好不说了。

3.在测试的过程中发现了由于作者一开始对socket没有释放导致程序不能收发数据的现象。

主要是在accept之后，跳出了fork之后没有close造成的。

4.日志文件是一个比较麻烦的问题。

一般情况下，日志要写到一起，只能一个一个的进程对文件进行操作，必然影响程序的并发性。

这种情况下就需要建立一个缓冲区，将日志的数据保存到缓冲区中，然后在定时刷新，将缓冲区中的数据写到日志里面去。

在windows下，作者比较喜欢使用一个动态链接库建立缓冲区的方法来实现，而在linux 下，作者使用了一个比较简单的pipe（管道）的方法来实现这个。

、具体的代码见server04.附录-代码Server01:/**/#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <memory.h>#include <errno.h>#include <fcntl.h>#include <sys/socket.h>#include <sys/wait.h>#include <netinet/in.h>#include <arpa/inet.h>#include <string.h>#include <signal.h>#define MAXLINE 4096int main(){int sock;//server socketstruct sockaddr_in server;//server socketaddr_instruct sockaddr_in client;char msgsock;//client socketint namelen;//socket addr lengthint bReuseaddr=1;int ret=-9;int client_id=0;//创建socketsock=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);if(sock<0){printf("socket error\n");return 0;}printf("sock-ret=[%d]\n",sock);//网络字节序server.sin_family=AF_INET;server.sin_addr.s_addr=INADDR_ANY;server.sin_port=htons(6000);//.........MYPORTbzero(&(server.sin_zero),8);setsockopt(sock,SOL_SOCKET ,SO_REUSEADDR,(const char*)&bReuseaddr,sizeof(int));//bindif((ret=bind(sock,(struct sockaddr *)&server,sizeof(struct sockaddr)))<0)////****bind() {printf("bind error\n");return 0;}printf("bind-ret=[%d]\n",ret);ret=-9;if((ret=listen(sock,100)<0))////****listen(){printf("listen error\n");return 0;}printf("listen-ret=[%d]\n",ret);while(1){namelen=sizeof(struct sockaddr_in);//sockaddr_in:地址信息if((msgsock=accept(sock,(struct sockaddr*)&client,&namelen))<0)////****accept(){printf("accept error\n");continue;}else{printf("socket accept fromsock=%d,ip=%s,port=%d\n",msgsock,inet_ntoa(client.sin_addr),client.sin_port);printf("SOCKET BEGIN===================\n");if(!fork())//child{int sockettemp=msgsock;while(1){char data_buf[MAXLINE];//socket recvchar ch_send_back[300];//socket backint n=0;memset(data_buf,0,MAXLINE);if(0>=(n=recv(sockettemp,data_buf,MAXLINE,0))){continue;}else{send(sockettemp,ch_send_back,strlen(ch_send_back),0);close(sockettemp);break;}}close(sockettemp);printf("SOCKET END ===================\n");exit(0);}else//father{close(msgsock);}}usleep(10);}return 0;}Server02:/**/#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <memory.h>#include <errno.h>#include <fcntl.h>#include <sys/socket.h>#include <sys/wait.h>#include <netinet/in.h>#include <arpa/inet.h>#include <string.h>#include <signal.h>#define MAXLINE 4096void proc_child(int SIGNO){int pid = -1;int stat;pid = waitpid(-1, &stat, WNOHANG);}int main(){int sock;//server socketstruct sockaddr_in server;//server socketaddr_instruct sockaddr_in client;char msgsock;//client socketint namelen;//socket addr lengthint bReuseaddr=1;int ret=-9;int client_id=0;//创建socketsock=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);if(sock<0){printf("socket error\n");return 0;}printf("sock-ret=[%d]\n",sock);//网络字节序server.sin_family=AF_INET;server.sin_addr.s_addr=INADDR_ANY;server.sin_port=htons(6000);//.........MYPORTbzero(&(server.sin_zero),8);setsockopt(sock,SOL_SOCKET ,SO_REUSEADDR,(const char*)&bReuseaddr,sizeof(int)); //bindif((ret=bind(sock,(struct sockaddr *)&server,sizeof(struct sockaddr)))<0)////****bind() {printf("bind error\n");return 0;}printf("bind-ret=[%d]\n",ret);ret=-9;if((ret=listen(sock,100)<0))////****listen(){printf("listen error\n");return 0;}printf("listen-ret=[%d]\n",ret);signal(SIGCHLD, proc_child);//signal(SIGCHLD, SIG_IGN);while(1){namelen=sizeof(struct sockaddr_in);//sockaddr_in:地址信息if((msgsock=accept(sock,(struct sockaddr*)&client,&namelen))<0)////****accept(){printf("accept error\n");continue;}else{printf("socket accept fromsock=%d,ip=%s,port=%d\n",msgsock,inet_ntoa(client.sin_addr),client.sin_port);printf("SOCKET BEGIN===================\n");if(!fork())//child{int sockettemp=msgsock;while(1){char data_buf[MAXLINE];//socket recvchar ch_send_back[300];//socket backint n=0;memset(data_buf,0,MAXLINE);if(0>=(n=recv(sockettemp,data_buf,MAXLINE,0))){continue;}else{send(sockettemp,ch_send_back,strlen(ch_send_back),0);close(sockettemp);break;}}close(sockettemp);printf("SOCKET END ===================\n");exit(0);}else//father{close(msgsock);}}usleep(10);}return 0;}void proc_child(int SIGNO){int pid = -1;int stat;pid = waitpid(-1, &stat, WNOHANG);}Server03:/**/#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <memory.h>#include <errno.h>#include <fcntl.h>#include <sys/socket.h>#include <sys/wait.h>#include <netinet/in.h>#include <arpa/inet.h>#include <string.h>#include <signal.h>#define MAXLINE 4096void proc_child(int SIGNO){int pid = -1;int stat;pid = waitpid(-1, &stat, WNOHANG);}int main(){int sock;//server socketstruct sockaddr_in server;//server socketaddr_instruct sockaddr_in client;char msgsock;//client socketint namelen;//socket addr lengthint bReuseaddr=1;int ret=-9;int client_id=0;//创建socketsock=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);if(sock<0){printf("socket error\n");return 0;}printf("sock-ret=[%d]\n",sock);//网络字节序server.sin_family=AF_INET;server.sin_addr.s_addr=INADDR_ANY;server.sin_port=htons(6000);//.........MYPORTbzero(&(server.sin_zero),8);setsockopt(sock,SOL_SOCKET ,SO_REUSEADDR,(const char*)&bReuseaddr,sizeof(int)); //bindif((ret=bind(sock,(struct sockaddr *)&server,sizeof(struct sockaddr)))<0)////****bind() {printf("bind error\n");return 0;}printf("bind-ret=[%d]\n",ret);ret=-9;if((ret=listen(sock,100)<0))////****listen(){printf("listen error\n");return 0;}printf("listen-ret=[%d]\n",ret);// signal(SIGCHLD, proc_child);signal(SIGCHLD, SIG_IGN);while(1){namelen=sizeof(struct sockaddr_in);//sockaddr_in:地址信息if((msgsock=accept(sock,(struct sockaddr*)&client,&namelen))<0)////****accept(){printf("accept error\n");continue;}else{printf("socket accept fromsock=%d,ip=%s,port=%d\n",msgsock,inet_ntoa(client.sin_addr),client.sin_port);printf("SOCKET BEGIN===================\n");if(!fork())//child{int sockettemp=msgsock;while(1){char data_buf[MAXLINE];//socket recvchar ch_send_back[300];//socket backint n=0;memset(data_buf,0,MAXLINE);if(0>=(n=recv(sockettemp,data_buf,MAXLINE,0))){continue;}else{send(sockettemp,ch_send_back,strlen(ch_send_back),0);close(sockettemp);break;}}close(sockettemp);printf("SOCKET END ===================\n");exit(0);}else//father{close(msgsock);}}usleep(10);}return 0;}void proc_child(int SIGNO){int pid = -1;int stat;pid = waitpid(-1, &stat, WNOHANG);}Server04/**/#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <memory.h>#include <errno.h>#include <fcntl.h>#include <sys/socket.h>#include <sys/wait.h>#include <netinet/in.h>#include <arpa/inet.h>#include <string.h>#include <signal.h>#define MAXLINE 4096#include "logfile.h"void proc_child(int SIGNO);int main(){int sock;//server socketstruct sockaddr_in server;//server socketaddr_instruct sockaddr_in client;char msgsock;//client socketint namelen;//socket addr lengthint bReuseaddr=1;int ret=-9;int client_id=0;FILE * pFile;//日志句柄int pipe_fd[2];//管道char ch_log[1000];//开启日志进程，打开日志文件，打开管道pFile=SetFileHandle();if(pipe(pipe_fd)<0){printf("pipe create error\n");return -1;}if(!fork())//开启日志进程{while(1){WriteLog(pipe_fd[0],NULL,pFile);usleep(100);//100ms刷新一次日志}}else{//WritePipe(pipe_fd[1],"[LOG-LOG]log process begin.");}//打开设备//创建socketsock=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);if(sock<0){printf("socket error\n");sprintf(ch_log,"[SOCK] socket create Error!");//WritePipe(pipe_fd[1],ch_log);return 0;}printf("sock-ret=[%d]\n",sock);sprintf(ch_log,"[SOCK] socket create Ok,socket=%d!",sock);//WritePipe(pipe_fd[1],ch_log);//网络字节序server.sin_family=AF_INET;server.sin_addr.s_addr=INADDR_ANY;server.sin_port=htons(6000);//.........MYPORTbzero(&(server.sin_zero),8);setsockopt(sock,SOL_SOCKET ,SO_REUSEADDR,(const char*)&bReuseaddr,sizeof(int)); //bindif((ret=bind(sock,(struct sockaddr *)&server,sizeof(struct sockaddr)))<0)////****bind() {printf("bind error\n");sprintf(ch_log,"[SOCK] socket bind Error!");//WritePipe(pipe_fd[1],ch_log);return 0;}sprintf(ch_log,"[SOCK] socket bind Ok!");//WritePipe(pipe_fd[1],ch_log);printf("bind-ret=[%d]\n",ret);ret=-9;if((ret=listen(sock,100)<0))////****listen(){printf("listen error\n");sprintf(ch_log,"[SOCK] socket listen Error!");//WritePipe(pipe_fd[1],ch_log);return 0;}printf("listen-ret=[%d]\n",ret);sprintf(ch_log,"[SOCK] socket listen Ok!");////WritePipe(pipe_fd[1],ch_log);//signal(SIGCHLD, proc_child);signal(SIGCHLD, SIG_IGN);while(1){printf("accept error\n");namelen=sizeof(struct sockaddr_in);//sockaddr_in:地址信息if((msgsock=accept(sock,(struct sockaddr*)&client,&namelen))<0)////****accept(){printf("accept error\n");continue;}else{sprintf(ch_log,"[SOCK] get connect fromsock=%d,ip=%s,port=%d",msgsock,inet_ntoa(client.sin_addr),client.sin_port);//WritePipe(pipe_fd[1],ch_log);printf("socket accept fromsock=%d,ip=%s,port=%d\n",msgsock,inet_ntoa(client.sin_addr),client.sin_port);printf("SOCKET BEGIN===================\n");if(!fork())//child{int sockettemp=msgsock;while(1){char data_buf[MAXLINE];//socket recvchar ch_send_back[300];//socket backint n=0;memset(data_buf,0,MAXLINE);if(0>=(n=recv(sockettemp,data_buf,MAXLINE,0))){continue;}else{sprintf(ch_log,"[SOCK] recv data fromsock=%d,data=%s",sockettemp,data_buf);//WritePipe(pipe_fd[1],ch_log);//WritePipe(pipe_fd[1],ch_log);send(sockettemp,ch_send_back,strlen(ch_send_back),0);sprintf(ch_log,"[SOCK] socket sendback data=%s",ch_send_back);//WritePipe(pipe_fd[1],ch_log);close(sockettemp);break;}}close(sockettemp);printf("SOCKET END ===================\n");exit(0);}else//father{close(msgsock);}}usleep(10);}return 0;}void proc_child(int SIGNO){int pid = -1;int stat;pid = waitpid(-1, &stat, WNOHANG);}//---------------------------------------------------//#endif附录-管道资料、管道概述及相关API应用1.1 管道相关的关键概念管道是Linux 支持的最初Unix IPC 形式之一，具有以下特点：•管道是半双工的，数据只能向一个方向流动；需要双方通信时，需要建立起两个管道；•只能用于父子进程或者兄弟进程之间（具有亲缘关系的进程）；•单独构成一种独立的文件系统：管道对于管道两端的进程而言，就是一个文件，但它不是普通的文件，它不属于某种文件系统，而是自立门户，单独构成一种文件系统，并且只存在与内存中。