《unix网络编程》（14）使用select、shutdown的客户服务器程序

古城微笑少年丶 2022-08-07 12:33 183阅读 0赞

文章[《unix网络编程》（11）tcp服务器的几种常见状况分析][unix_11_tcp]分析了我们之前的客户服务器程序（[《unix网络编程》（10）wait/waitpid处理僵死进程(SIGCHLD信号)][unix_10_wait_waitpid_SIGCHLD]）存在的问题。

# 客户端    #

如下修改程序中，客户的str\_cli函数用select重写，一旦服务器进程终止，客户就能立刻得到通知。之前程序阻塞于fgets，这里阻塞于select调用（或等待标准输入可读、或等待套接字可读）。大大提高了客户端的健壮性。

shutdown函数的使用允许我们正确批量处理输入。因为在标准输入的EOF并不意味着同时完成了从套接字的读入；可能仍然有请求在去往服务器的路上，或者仍有应答在返回客户的路上。我们需要shutdown提供半连接的TCP。也就是说，我们想给服务器发一个FIN告诉它我们完成了数据发送，但是仍然保持套接字描述符打开以便读取。

//客户端的str_cli函数
    void str_cli(FILE *fp, int sockfd)
    {
      //stdineof是一个初始化为0的标志，只要该标志为0，
      //每次在主循环中总是select标准输入的可读性
       int maxfdp1, stdineof;
       fd_set rset;
       char buf[MAXLINE];
       int n;
    
       stdineof = 0;
       FD_ZERO(&rset);
       for ( ; ; ) {
          if (stdineof == 0)
    	FD_SET(fileno(fp), &rset);
          FD_SET(sockfd, &rset);
          maxfdp1 = (fileno(fp) > sockfd ? fileno(fp) : sockfd) + 1;
          Select(maxfdp1, &rset, NULL, NULL, NULL);
          
          //当在套接字上读到EOF时，如果我们已经在标准输入上遇到EOF,那就是正常
          //终止，函数返回。但是如果还没有在标准输入遇到EOF，那么服务器进程已经
          //过早终止。只有服务器进程终止，select就会立刻通知客户端进程。
          if (FD_ISSET(sockfd, &rset)) { //socket可读
    	if ((n = Read(sockfd, buf, MAXLINE)) == 0) {
    	  if (stdineof == 1)
    	    return;
    	  else
    	    err_quit("str_cli: server terminated prematurely");
    	}
    	Write(fileno(stdout), buf, n);
          }
          
          //当在标准输入遇到EOF，把标志stdineof设为1，
          //并把第二个参数设置为SHUT_WR来调用shutdown以发送FIN。
          if (FD_ISSET(fileno(fp), &rset)) { //stdout可读
    	if ((n = Read(fileno(fp), buf, MAXLINE)) == 0) {  //从标准输入读到了EOF（Ctrl+C）
    	   stdineof = 1;
     	   Shutdown(sockfd, SHUT_WR);
    	   FD_CLR(fileno(fp), &rset);
    	   continue;
    	}
    	Writen(sockfd, buf, n);  //shutdown后仍可以将缓冲区中剩余的数据全部发送到套接字
          }
       }
    }

![Center][]

# 服务器端 #

将服务器端程序改为用select来处理任意客户的**单进程程序**，而**不是为每个客户派生一个子进程**。它可以避免为每个客户端建立一个进程的开销。但没法阻止拒绝服务攻击，看下一节。

#include "myheader.h"
    
    int main(int argc, char **argv)
    {
      int i, maxi, maxfd, listenfd, connfd, sockfd;
      int nready, client[FD_SETSIZE];  //client数组含有每个客户的已连接套接字描述符，初始化为-1
       ssize_t n;
      fd_set rset, allset;
      char buf[MAXLINE];  
      char cliip[MAXLINE];  //作为inet_ntop的第三个参数指针，接收点分十进制的ip
      socklen_t clilen;
      struct sockaddr_in cliaddr, servaddr;
      
      listenfd = Socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
      
      memset(&servaddr, 0, sizeof(servaddr));
      servaddr.sin_family = AF_INET;
      servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
      servaddr.sin_port = htons(SERV_PORT);
      
      Bind(listenfd, (const struct sockaddr*)&servaddr, sizeof(servaddr));
      
      Listen(listenfd, LISTENQ);
      
      maxfd = listenfd;
      maxi = -1;
      for (i = 0; i < FD_SETSIZE; i++)
        client[i] = -1;
      FD_ZERO(&allset);
      FD_SET(listenfd, &allset);
      
      for ( ; ; ) {
        //select等待某事件发生：或是新客户连接建立，或是数据、FIN或RST到达
        rset = allset;
        nready = Select(maxfd + 1, &rset, NULL, NULL, NULL);
        
        //如果某个监听套接字可读，那么建立一个新连接。
        //调用accept并相应更新数据结构，使用client数组中
        //第一个未用记录这个已连接描述符。就绪描述符数目减1，若其值为0，
        //就可以避免进入下一个for循环。这样做让我们可以使用select的返回值
        //来避免检查未就绪的描述符
        if (FD_ISSET(listenfd, &rset)) {
          clilen = sizeof(cliaddr);
          connfd = Accept(listenfd, (const struct sockaddr*)&cliaddr, &clilen);
          printf("new client: %s, port %d \n",
    	     Inet_ntop(AF_INET, &cliaddr.sin_addr, cliip, sizeof(buf)),
                 ntohs(cliaddr.sin_port));
    	     
          for (i = 0; i < FD_SETSIZE; i++)
    	if (client[i] < 0) {
    	   client[i] = connfd;
    	   break;
    	}
          if (i == FD_SETSIZE)
    	err_quit("too many clients");
          
          FD_SET(connfd, &allset);
          if (connfd > maxfd)
    	maxfd = connfd;
          if (i > maxi)
    	maxi = i;
          
          if (--nready <= 0)
    	continue;
        }
        
       //对于每个现有的客户连接，要测试其描述符是否在select返回的描述符集中。
       //如果是就从该客户读入一行文本并回射给它。如果该客户已经关闭连接，read
       //返回0，更新数据结构。
        for (i = 0; i <= maxi; i++) {
          if ((sockfd = client[i]) < 0)
    	continue;
          if (FD_ISSET(sockfd, &rset)) {
            if ((n = Read(sockfd, buf, MAXLINE)) == 0) {
    	  Close(sockfd);
    	  FD_CLR(sockfd, &allset);
    	  client[i] = -1;
    	}
    	else
    	  Writen(sockfd, buf, n);
    	
    	if (--nready <= 0)
    	  break;
          }
        }
      }
    }

# 拒绝服务攻击 #

对于上述程序，如果某个恶意客户连接到服务器后发送一个字节后休眠。服务器会**read该字节，然后阻塞于下一个read调用**，以等待来自该客户的其余数据。服务器因为一个客户阻塞不能为其它客户服务，直到那个恶意客户发出换行符或终止为止。

**解决方法**：（1）使用非阻塞I/O；

（2）让每个客户由单独控制线程提供服务（为每个客户建立子进程或线程）；

（3）对I/O操作设置一个超时。

# 完整源码 #

[http://download.csdn.net/detail/u013074465/8566567][http_download.csdn.net_detail_u013074465_8566567]

github：服务器端源码 [ https://github.com/liyangddd/linux\_practice/blob/master/network\_programming/tcpsrvselect.c][https_github.com_liyangddd_linux_practice_blob_master_network_programming_tcpsrvselect.c]

客户端源码 [ https://github.com/liyangddd/linux\_practice/blob/master/network\_programming/tcpcliselect.c][https_github.com_liyangddd_linux_practice_blob_master_network_programming_tcpcliselect.c]

# 演示结果 #

![Center 1][]

![Center 2][]

# 如果客户发送RST #

该服务器程序接收到 一个RST后，read返回错误，我们的Read包裹函数时终止服务器。因此，这样的服务器程序太脆弱了，因为一个用户的RST就退出。通常服务器不应该因为这个原因而终止。服务器应该登记错误，关闭出错的套接字，并继续服务其他用户。简单终止服务器是不能接受的。该服务器是单进程的，如果是每个进程或线程服务一个用户，那么线程或进程退出不会有太大影响。

[unix_11_tcp]: http://blog.csdn.net/u013074465/article/details/44875319
[unix_10_wait_waitpid_SIGCHLD]: http://blog.csdn.net/u013074465/article/details/44860687
[Center]: /images/20220805/fa6311fac6aa4d8ab471ed4f1ab876de.png
[http_download.csdn.net_detail_u013074465_8566567]: http://download.csdn.net/detail/u013074465/8566567
[https_github.com_liyangddd_linux_practice_blob_master_network_programming_tcpsrvselect.c]: https://github.com/liyangddd/linux_practice/blob/master/network_programming/tcpsrvselect.c
[https_github.com_liyangddd_linux_practice_blob_master_network_programming_tcpcliselect.c]: https://github.com/liyangddd/linux_practice/blob/master/network_programming/tcpcliselect.c
[Center 1]: /images/20220805/958c5442f29c474a95ba432577f13a4c.png
[Center 2]: /images/20220805/6a343f04276545aeb6cc41121d38395e.png