TCP套接字程式設計模型

tcp套接字程式設計經常使用在客戶/伺服器程式設計模型（簡稱c/s模型）中，c/s模型根據複雜度分為簡單的客戶/伺服器模型和複雜的客戶/伺服器模型。c/s簡單客戶/伺服器模型是一對一關係，乙個伺服器端某一時間段內只對應處理乙個客戶端的請求，迭代伺服器模型屬於此模型。c/s複雜伺服器模型是一對多關係，乙個伺服器端某一時間段內對應處理多個客戶端的請求，併發伺服器模型屬於此模型。迭代伺服器模型和併發伺服器模型是socket程式設計中最常見使用的兩種程式設計模型，圖18-5畫出兩種模型服務端的處理流程。

18-5 迭代伺服器&併發伺服器圖

1. tcp套接字程式設計模型圖

圖18-6是tcp套接字程式設計模型圖，畫出了客戶端與服務端的程式設計模型和流程。此模型不僅適合迭代伺服器，也適合併發伺服器，兩者實現流程類似，只不過併發伺服器接收客戶請求(accept)後會fork子程序，由子程序處理客戶端的請求。

圖18-6 tcp套接字程式設計模型圖

2. tcp程式設計流程說明

（1）伺服器端程式設計流程

tcp伺服器端程式設計流程如下：

① 建立套接字；

② 繫結套接字；

③ 設定套接字為監聽模式，進入被動接受連線狀態；

④ 接受請求，建立連線；

⑤ 讀寫資料；

⑥ 終止連線。

（2） tcp客戶端程式設計流程

tcp客戶端程式設計流程如下：

① 建立套接字；

② 與遠端伺服器建立連線；

③ 讀寫資料；

④ 終止連線。

（3） tcp伺服器三種異常情況

tcp伺服器有三種異常情況，分別為伺服器主機崩潰、伺服器主機崩潰後重啟、伺服器主機關機。

在伺服器主機崩潰的情況下，已有的網路連線上發不出任何東西。此時應用程式發出資料後，會阻塞於套接字的讀取回應。由於伺服器主機崩潰，此時客戶tcp會持續重傳資料分節，試圖從伺服器接收乙個ack，重傳12次（源自berkeley的實現）後，客戶tcp最終選擇放棄，返回給應用經常乙個etimedout錯誤；或者是因為中間路由器判定伺服器主機不可達，則返回乙個目的地不可達的icmp訊息響應，其錯誤**為ehostunreach或enetunreach。另外說明的是，通過設定套接字選項可以更改tcp持續重傳等待的超時時間。

在伺服器主機崩潰後重啟的情況下，如果客戶在主機崩潰重啟前不主動傳送資料，那麼客戶是不會知道伺服器已崩潰。在伺服器重啟後，客戶向伺服器傳送乙個資料分節；由於伺服器重啟後丟失了以前的連線資訊（儘管在服務埠上有程序監聽，但連線套接字所在的埠無程序等待），因此導致伺服器主機的tcp響應rst；當客戶tcp收到rst，向客戶返回錯誤econnreset。如果客戶對伺服器的崩潰情況很關心，即使客戶不主動傳送資料也這樣，這需要進行相關設定（如設定套介面選項so_keepalive或某些客戶/伺服器心跳函式）。

當伺服器主機關機的情況下，由於init程序給所有執行的程序發訊號sigterm，這時伺服器程式可以捕獲該訊號，並在訊號處理程式中正常關閉網路連線。如果伺服器程式忽略了sigterm訊號，則init程序會等待一段固定的時間（通常是5s~20s），然後給所有還在執行的程式發訊號sigkill。伺服器將由訊號sigkill終止，其終止時，所有開啟的描述字被關閉，這導致向客戶傳送fin分節，客戶收到fin分節後，能推斷出伺服器將終止服務。

3. 讀寫函式的封裝

（1）網路資料讀寫說明

在網路程式中，向套接字檔案描述符寫時有以下兩種可能：

① write的返回值大於0，表示寫了部分或者是全部的資料。

② 返回的值小於0，此時寫出現了錯誤，需要根據錯誤型別來處理。如果錯誤號為eintr，則為中斷引起，可以忽略進行繼續寫操作；如果是其他錯誤號，則表示網路連線出現了問題（可能對方關閉了連線)，則需報錯退出。

像向套接字檔案描述符寫資料一樣，讀也有兩種可能：

① read的返回值大於0，表示讀了部分或者是全部的資料。

② 返回的值小於0，此時讀出現了錯誤，需要根據錯誤型別來處理。如果錯誤號為eintr，則為中斷引起，可以忽略進行繼續讀操作；如果是其他錯誤號，則表示網路連線出現了問題，則需報錯退出。

（2）讀寫函式的封裝

為了讀寫函式更加健壯，更加易用，需要對讀寫函式進行封裝。tcpio.c源**中readn函式對read函式進行了封裝，writen函式對write進行了封裝。

tcpio.c源**如下：

#include

int readn(int fd,void *buffer,int length)

int bytes_left;

int bytes_read;

char *ptr;

bytes_left=length;

ptr=buffer ;

while(bytes_left>0)

bytes_read=read(fd,ptr,bytes_left);

if(bytes_read<0)

if(errno==eintr)

bytes_read=0;

else

return(-1);

else if(bytes_read==0)

break;

bytes_left-=bytes_read;

ptr+=bytes_read;

return(length-bytes_left);

int writen(int fd,void *buffer,int length)

int bytes_left;

int written_bytes;

char *ptr;

ptr=buffer;

bytes_left=length;

while(bytes_left>0)

written_bytes=write(fd,ptr,bytes_left);

if(written_bytes<0)

if(errno==eintr) /* 錯誤由中斷引起，可以繼續寫*/

written_bytes=0;

else /*其他錯誤，報錯退出*/

return(-1);

bytes_left-=written_bytes;

ptr+=written_bytes;

return(0);

摘錄自《深入淺出linux工具與程式設計》

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