【LINUX/UNIX网络编程】之简单多线程服务器（多人群聊系统）

RT，Linux下使用c实现的多线程服务器。这个真是简单的不能再简单的了，有写的不好的地方，还希望大神轻拍。(＞﹏＜)

本学期Linux、unix网络编程的第四个作业。

先上实验要求：

【实验目的】

1、熟练掌握线程的创建与终止方法；

2、熟练掌握线程间通信同步方法；

3、应用套接字函数完成多线程服务器，实现服务器与客户端的信息交互。

【实验内容】

通过一个服务器实现最多5个客户之间的信息群发。

服务器显示客户的登录与退出；

客户连接后首先发送客户名称，之后发送群聊信息；

客户输入bye代表退出，在线客户能显示其他客户的登录于退出。

实现提示：

1、服务器端：

主线程：

定义一个全局客户信息表ent，每个元素对应一个客户，存储：socket描述符、客户名、客户IP、客户端口、状态（初值为0）。

主线程循环接收客户连接请求，在ent中查询状态为0的元素，

如果不存在状态为0的元素（即连接数超过最大连接数），向客户发送EXIT标志；

否则，修改客户信息表中该元素的socket描述符、客户IP、客户端口号，状态为1（表示socket可用）；

同时创建一个通信线程并将客户索引号index传递给通信线程。

通信线程：

首先向客户端发送OK标志

循环接收客户发来信息，若信息长度为0，表示客户端已关闭，向所有在线客户发送该用户退出；

若信息为用户名，修改全局客户信息表ent中index客户的用户名name，并显示该用户登录；

若信息为退出，修改全局客户信息表ent中index客户状态为0，并显示该用户退出，终止线程；

同时查询全局客户信息表ent，向状态为1的客户发送接收的信息。

2、客户端：

根据用户从终端输入的服务器IP地址及端口号连接到相应的服务器；

连接成功后，接收服务端发来的信息，若为EXIT，则达到最大用户量，退出；

若为OK，可以通讯，首先先发送客户名称；

主进程循环从终端输入信息，并将信息发送给服务器；

当发送给服务器为bye后，程序退出。

同时创建一个线程负责接收服务器发来的信息，并显示，当接收的长度小于等于0时终止线程；

有了上一次多进程服务器的编写经验以后，写起多线程就简单多了。

照例还是绘制一下流程图，以方便我们理清思路。

好啦，现在可以开始撸代码了。

先实现一下用于通信的结构体clientmsg.h：（和多进程服务器是一样的）

 //CLIENTMSG between server and client
 #ifndef _clientmsg
 #define _clientmsg

 //USER MSG EXIT for OP of CLIENTMSG
 #define EXIT -1
 #define USER 1
 #define MSG 2
 #define OK 3

 #ifndef CMSGLEN
 #define CMSGLEN 100
 #endif

 struct CLIENTMSG{
     int OP;
     char username[];
     char buf[CMSGLEN];
 };

 #endif

客户端程序看起来比较简单，咱们把它实现了，client.c：

 #include <stdio.h>
 #include <string.h>
 #include <sys/socket.h>
 #include <netinet/in.h>
 #include <stdlib.h>
 #include <sys/types.h>
 #include <sys/wait.h>
 #include <signal.h>
 #include <unistd.h>
 #include <pthread.h>
 #include "clientmsg.h"

 struct ARG{
     int sockfd;
     struct CLIENTMSG clientMsg;
 };

 void *func(void *arg);
 void process_cli(int sockfd,struct CLIENTMSG clientMsg);
 int main(){
     int sockfd;
     char ip[];
     int port;
     pthread_t tid;
     struct sockaddr_in server;
     struct CLIENTMSG clientMsgSend;
     struct ARG *arg;
     /*---------------------socket---------------------*/
     if((sockfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,))== -){
         perror("socket error\n");
         exit();
     }

     /*---------------------connect--------------------*/
     printf("Please input the ip:\n");
     scanf("%s",ip);
     printf("Please input the port:\n");
     scanf("%d",&port);
     bzero(&server,sizeof(server));
     server.sin_family = AF_INET;
     server.sin_port = htons(port);
     inet_aton(ip,&server.sin_addr);
     if(connect(sockfd,(struct sockaddr *)&server,sizeof(server))== -){
         perror("connect() error\n");
         exit();
     }
     recv(sockfd,&clientMsgSend,sizeof(clientMsgSend),);
     if(clientMsgSend.OP == OK){
         //创建一个线程
         arg = (struct ARG *)malloc(sizeof(struct ARG));
         arg->sockfd = sockfd;
         pthread_create(&tid,NULL,func,(void *)arg);
         //主线程
         printf("Please input the username:\n");
         scanf("%s",clientMsgSend.username);
         clientMsgSend.OP = USER;
         send(sockfd,&clientMsgSend,sizeof(clientMsgSend),);
         while(){
             clientMsgSend.OP = MSG;
             scanf("%s",clientMsgSend.buf);
             if(strcmp("bye",clientMsgSend.buf) == ){
                 clientMsgSend.OP = EXIT;
                 send(sockfd,&clientMsgSend,sizeof(clientMsgSend),);
                 break;
             }
             send(sockfd,&clientMsgSend,sizeof(clientMsgSend),);
         }
         pthread_cancel(tid);
     }
     else{
         printf("以达到最大连接数！\n");
     }
     /*------------------------close--------------------------*/
     close(sockfd);

     return ;
 }

 void *func(void *arg){
     struct ARG  *info;
     info = (struct ARG *)arg;
     process_cli(info->sockfd,info->clientMsg);
     free(arg);
     pthread_exit(NULL);
 }
 void process_cli(int sockfd,struct CLIENTMSG clientMsg){
     int len;
     while(){
                 bzero(&clientMsg,sizeof(clientMsg));
                 len =recv(sockfd,&clientMsg,sizeof(clientMsg),);
                 if(len > ){
                     if(clientMsg.OP ==USER){
                         printf("the user %s is login.\n",clientMsg.username );
                     }
                     else if(clientMsg.OP == EXIT){
                         printf("the user %s is logout.\n",clientMsg.username);
                     }
                     else if(clientMsg.OP == MSG){
                         printf("%s: %s\n",clientMsg.username,clientMsg.buf );
                     }
                 }
     }
 }

然后是服务器端的实现，server.c：

 #include <stdio.h>
 #include <string.h>
 #include <sys/socket.h>
 #include <netinet/in.h>
 #include <stdlib.h>
 #include <sys/types.h>
 #include <sys/wait.h>
 #include <sys/stat.h>
 #include <unistd.h>
 #include <fcntl.h>
 #include <sys/ipc.h>
 #include <pthread.h>
 #include "clientmsg.h"

 struct Entity{
     int sockfd;
     char username[];
     char buf[CMSGLEN];
     struct sockaddr_in client;
     int stat;
 };

 void *func(void *arg);
 void communicate_process(int index);
 struct Entity ent[];

 int main(){

     struct sockaddr_in server;
     struct sockaddr_in client;
     int listenfd,connetfd;
     char ip[];
     int port;
     int addrlen;
     struct CLIENTMSG clientMsg;
     pthread_t tid;
     int *arg;
     /*---------------------socket-------------------*/
     if((listenfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,))== -){
         perror("socket() error\n");
         exit();
     }

     /*----------------------IO-----------------------*/
     printf("Please input the ip:\n");
     scanf("%s",ip);
     printf("Please input the port:\n");
     scanf("%d",&port);

     /*---------------------bind----------------------*/
     bzero(&server,sizeof(server));
     server.sin_family = AF_INET;
     server.sin_port = htons(port);
     server.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
     if(bind(listenfd,(struct sockaddr *)&server,sizeof(server))== -){
         perror("bind() error\n");
         exit();
     }

     /*----------------------listen-------------------*/
     if (listen(listenfd,)== -){
         perror("listen() error\n");
         exit();
     }
     int i;
     for(i=;i<;i++){
         ent[i].stat = ;
     }
     while(){
         addrlen = sizeof(client);
         if((connetfd = accept(listenfd,(struct sockaddr *)&client,&addrlen))== -){
             perror("accept() error\n");
             exit();
         }
         int index = ;
         for(i=;i<;i++){
             if(ent[i].stat == ){
                 index = i;
                 break;
             }
         }
         if(index <= ){
             printf("connetfd:%d\n",connetfd );
             ent[index].client = client;
             ent[index].sockfd = connetfd;
             ent[index].stat = ;
             arg = malloc(sizeof(int));
             *arg = index;
             pthread_create(&tid,NULL,func,(void *)arg);

         }
         else{
             bzero(&clientMsg,sizeof(clientMsg));
             clientMsg.OP = EXIT;
             send(connetfd,&clientMsg,sizeof(clientMsg),);
             close(connetfd);
         }

     }

     /*----------------------close-------------------*/

     close(listenfd);

     return ;
 }

 /*----------------------------函数实现区----------------------------*/
 void *func(void *arg){
     int *info ;
     info = (int *)arg;
     communicate_process( *info);
     pthread_exit(NULL);
 }
 void communicate_process(int index){
     struct CLIENTMSG sendMsg;
     struct CLIENTMSG recvMsg;
     printf("sockfd:%d\n",ent[index].sockfd );
     sendMsg.OP = OK;
     send(ent[index].sockfd,&sendMsg,sizeof(sendMsg),);

     while(){
         bzero(&sendMsg,sizeof(sendMsg));
         bzero(&recvMsg,sizeof(recvMsg));
         int len =recv(ent[index].sockfd,&recvMsg,sizeof(recvMsg),);
         if(len > ){
             if(recvMsg.OP == USER){
                 printf("user %s login from ip:%s,port:%d\n",recvMsg.username,inet_ntoa(ent[index].client.sin_addr),ntohs(ent[index].client.sin_port) );
                 bcopy(recvMsg.username,ent[index].username,strlen(recvMsg.username));
                 sendMsg.OP = USER;
             }
             else if(recvMsg.OP == EXIT){
                 printf("user %s is logout\n",recvMsg.username );
                 sendMsg.OP = EXIT;
                 ent[index].stat = ;
                 int i;
                 for(i=;i<;i++){
                      if(ent[i].stat == ){

                          send(ent[i].sockfd,&sendMsg,sizeof(sendMsg),);
                      }
                  }
                 break;
             }
             else if(recvMsg.OP == MSG){
                 sendMsg.OP = MSG;
             }
             bcopy(recvMsg.username,sendMsg.username,strlen(recvMsg.username));
             bcopy(recvMsg.buf,sendMsg.buf,strlen(recvMsg.buf));
             int i;
             for(i=;i<;i++){
                  if(ent[i].stat == ){
                      printf("stat 1...\n");
                      send(ent[i].sockfd,&sendMsg,sizeof(sendMsg),);
                  }
              }
         }
         else{
             continue;
         }
     }
 }

最后是makefile文件：

main:server.o client.o
    gcc server.o -oserver -lpthread
    gcc client.o -oclient -lpthread
server.o:server.c clientmsg.h
    gcc -c server.c
client.o:client.c clientmsg.h
    gcc -c client.c

如果程序中引入了#include <pthread.h>，要记得在编译的时候 加上 -lpthread。

下面上一下演示过程：（测试环境，Red Hat Enterprise Linux 6 + centos系Linux，ubuntu下可能会有些问题。）

首先先把服务端启动开来，为了方便测试，这里直接使用的是127.0.0.1的localhost。

然后启动两个客户端用来测试，在用户登录的时候客户端会有消息提醒。服务端会有日志打印输出客户端的名字和登录ip、端口。

客户可以发送消息了，如图发送与接收均正常。这里为了简单演示只是启动了2个。

输入bye以后即可退出聊天并下线。当有客户下线的时候，在线的客户端会收到下线提醒，客户端会有日志打印输出。