Unix/Linux编程：循环的、面向连接(TCP)服务器------DAYTIME

àì夳堔傛蜴生んèń 2022-10-05 13:51 153阅读 0赞

# 分配被动的TCP服务器 #

#include <sys/types.h>
    #include <sys/socket.h>
    
    #include <netinet/in.h>
    #include <arpa/inet.h>
    
    #include <netdb.h>
    #include <string.h>
    #include <stdlib.h>
    #include <unistd.h>
    #include <stdlib.h>
    #include <string.h>
    #include <stdio.h>
    #include <stdarg.h>
    #include <stdio.h>
    #include <stdlib.h>
    #include <sys/types.h>
    #include <sys/socket.h>
    #include <netinet/in.h>
    
    #include <stdio.h>
    #include <time.h>
    #include <string.h>
    
    #include <errno.h>
    
    
    int errexit(const char *format, ...);
    unsigned short	portbase = 0;	/* port base, for non-root servers	*/
    /*------------------------------------------------------------------------
     * passivesock - allocate & bind a server socket using TCP or UDP
     *------------------------------------------------------------------------
     * Arguments:
     *      service   - service associated with the desired port
     *      transport - transport protocol to use ("tcp" or "udp")
     *      qlen      - maximum server request queue length
     */
    int passivesock(const char *service, const char *transport, int qlen)
    {
        
        struct servent	*pse;	/* pointer to service information entry	*/
        struct protoent *ppe;	/* pointer to protocol information entry*/
        struct sockaddr_in sin;	/* an Internet endpoint address		*/
        int	s, type;	/* socket descriptor and socket type	*/
    
        memset(&sin, 0, sizeof(sin));
        sin.sin_family = AF_INET;
        sin.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
    
        /* Map service name to port number */
        if ( pse = getservbyname(service, transport) )
            sin.sin_port = htons(ntohs((unsigned short)pse->s_port)
                                 + portbase);
        else if ((sin.sin_port=htons((unsigned short)atoi(service))) == 0)
            errexit("can't get \"%s\" service entry\n", service);
    
        /* Map protocol name to protocol number */
        if ( (ppe = getprotobyname(transport)) == 0)
            errexit("can't get \"%s\" protocol entry\n", transport);
    
        /* Use protocol to choose a socket type */
        if (strcmp(transport, "udp") == 0)
            type = SOCK_DGRAM;
        else
            type = SOCK_STREAM;
    
        /* Allocate a socket */
        s = socket(PF_INET, type, ppe->p_proto);
        if (s < 0)
            errexit("can't create socket: %s\n", strerror(errno));
    
        /* Bind the socket */
        if (bind(s, (struct sockaddr *)&sin, sizeof(sin)) < 0)
            errexit("can't bind to %s port: %s\n", service,
                    strerror(errno));
        if (type == SOCK_STREAM && listen(s, qlen) < 0)
            errexit("can't listen on %s port: %s\n", service,
                    strerror(errno));
        return s;
    }
    
    /*------------------------------------------------------------------------
     * errexit - print an error message and exit
     *------------------------------------------------------------------------
     */
    int errexit(const char *format, ...)
    {
        
        va_list	args;
    
        va_start(args, format);
        vfprintf(stderr, format, args);
        va_end(args);
        exit(1);
    }
    
    
    /*------------------------------------------------------------------------
     * passiveTCP - create a passive socket for use in a TCP server
     *------------------------------------------------------------------------
     * Arguments:
     *      service - service associated with the desired port
     *      qlen    - maximum server request queue length
     */
    int passiveTCP(const char *service, int qlen)
    {
        
        return passivesock(service, "tcp", qlen);
    }

passiveTCP分配一个流套接字，并将其绑定到提供服务的熟知端口上

# 用于DAYTIME服务的服务器 #

DAYTIME服务器允许某台机器上的[用户][Link 1]从另一台机器上获得当前日期和时间。由于DAYTIME服务是为人所用的，它规定服务器发送响应时，必须将日期格式化为可读的ASCII文本字符串。因为，客户在收到响应时，就可以正确的为用户显示响应结果。

由于获取和格式化日期只需要很少的处理，并且用户对此服务的需求也很少，因此，DAYTIME服务器就不必优化速率。如果在服务器忙于处理某个请求时，其他客户尝试建立连接请求，协议软件就会将这些请求排队。因此，循环实现就足够了

# 进程结构 #

如下图所示，循环、面向连接的服务器使用一个单线程。该线程永远循环，使用一个套接字处理请求，并且用另一个临时的套接字处理与客户的通信  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3poaXpoZW5nZ3Vhbg_size_16_color_FFFFFF_t_70]  
使用面向连接传输的服务器在这些连接上不断循环：它在熟知端口上等待来自某客户的下一个连接、接收连接、处理连接、关闭连接，然后再次等待连接。DAYTIME服务的实现特别简单，这是因为服务器不必接收来自客户的显示请求----它根据传入连接的出现来触发响应。由于客户不发送显式请求，服务器就不必从连接上读取数据

# DAYTIME服务实现 #

/* TCPdaytimed.c - main */
    
    #include <sys/types.h>
    #include <sys/socket.h>
    #include <netinet/in.h>
    
    #include <unistd.h>
    #include <stdio.h>
    #include <string.h>
    
    
    int		errexit(const char *format, ...);
    void		TCPdaytimed(int fd);
    int		passiveTCP(const char *service, int qlen);
    
    #define QLEN	32
    
    
    /*------------------------------------------------------------------------
     * main - Iterative TCP server for DAYTIME service
     *------------------------------------------------------------------------
     */
    int main(int argc, char *argv[])
    {
        
    	struct	sockaddr_in fsin;	/* the from address of a client	*/
    	char	*service = "daytime";	/* service name or port number	*/
    	int	msock, ssock;		/* master & slave sockets	*/
    	unsigned int	alen;		/* from-address length		*/
    
    	switch (argc) {
        
    	case	1:
    		break;
    	case	2:
    		service = argv[1];
    		break;
    	default:
    		errexit("usage: TCPdaytimed [port]\n");
    	}
    
        // 
    	msock = passiveTCP(service, QLEN);
    
    	while (1) {
        
    		alen = sizeof(fsin);
    		ssock = accept(msock, (struct sockaddr *)&fsin, &alen);
    		if (ssock < 0)
    			errexit("accept failed: %s\n", strerror(errno));
    		TCPdaytimed(ssock);
    		(void) close(ssock);
    	}
    }
    
    /*------------------------------------------------------------------------
     * TCPdaytimed - do TCP DAYTIME protocol
     *------------------------------------------------------------------------
     */
    void TCPdaytimed(int fd)
    {
        
    	char	*pts;			/* pointer to time string	*/
    	time_t	now;			/* current time			*/
    
    	(void) time(&now);
    	pts = ctime(&now);
    	(void) write(fd, pts, strlen(pts));
    }

这种循环的、面向连接的服务器必须永远运行。在创建了熟知端口上的监听套接字之后，服务器进入无限循环，在循环中等待和处理连接。

passiveTCP的参数QLEN指明了主套接字的请求连接队列长度，从而允许系统在忙于回答某个客户的连接请求时，将来自其他QLEN个客户的连接请求排队

创建主套接字后，服务器的主程序将进入无限循环。在每次循环中，服务器调用accept从主套接字获得下一个连接。为了防止服务器在等待来自客户的连接时耗费资源，accept调用将一直阻塞，直到一个连接到达。当连接请求到达时，TCP协议软件为建立连接而忙于三次握手。一旦握手完成，并且系统已经为传入连接分配了一个新套接字，accept调用将返回新套接字的描述符，并允许服务器程序继续指针。如果没有连接请求到达，服务器进行将在accept调用中一直保持阻塞状态

每次在新的连接到达时，服务器将调用过程TCPdaytimed对它进行处理。TCPdaytimed中的代码以系统函数time和ctime的调用为核心。time返回一个32为的整数以表示当前时间，ctime将这个整数格式化为人可以理解的字符。一旦服务器获得ASCII字符串表示的时间和日期，就调用write将字符串通过TCP连接发送给客户。

调用TCPdaytimed一旦返回，主程序就继续循环，再次调用accept。而accept调用在另一个请求到达前将使得服务器阻塞

# 关闭连接 #

TCPdaytimed写完响应后，调用就返回。一旦调用返回，主程序就明确的关闭该连接到达的套接字

调用close需要从容关闭。具体来说就是，TCP必须保证所有数据都可靠的交付给客户，并且在连接终止前都已经被确认。因此，当调用close时，程序员不必担心正在被交付的数据

当然，TCP从容关闭的定义意味着close调用可能不立即返回------在服务器上的TCP从客户的TCP收到答复前，调用将阻塞。一旦客户确认它收到了所有数据和终止连接的请求，close调用即将返回。

# 连接终止和服务器的脆弱性 #

应用协议决定了服务器如何管理TCP连接。特别是，应用协议通常指定了终止策略的请求。比如，让服务器关闭连接DAYTIME协议来说比较合适，因为服务器知道它何时结束数据发送。

对那些具有更复杂的客户-服务器交互的应用，不能在处理一个请求后立即关闭连接，因为它们必须要等待，以便了解客户是否会发送其他请求报文。比如，对于一个ECHO服务器，由于客户决定了要服务器会送的数据量，因此客户控制了服务器的处理，由于服务器必须要处理任意多的数据，它不能在一次读和写之后就关闭连接。因此，客户必须发送信号表示已经完成了，以便让服务器直到应在何时终止连接。

运行客户控制连接的持续时间可能是危险的，因为这就是运行客户控制资源的使用。特别是，误操作的客户可能会导致服务器消耗像套接字和TCP连接之类的资源。我们举例的服务器似乎永远不会用光资源，因为它明确的关闭了连接。但我们的简单终止策略在可能会误动作的客户面前是催收的。要连接企图的原因，回想TCP定义了连接关闭后连接超时的时间是最大报文段生命期的两倍(2\*MSL)。在超时期间，TCP将保存连接的记录，以便它能够正确额拒绝任何可能已经被延迟的旧分组。因此，如果客户快速、重复的发出请求，则它们可能会把服务器上的资源用光。虽然程序员可能会协议的控制是很少的，但应该理解协议是如何使分布式软件在网络故障下显示出脆弱性的，并应该在设计服务器时避免这种脆弱性

# 总结 #

循环的、面向连接的服务器每处理一个连接就循环一次。在连接请求从客户到达前，服务器将在accept的调用中出于阻塞状态。一旦下层协议软件建立了新的连接，并创建了新的套接字，调用accept将返回套接字的描述符，并使得服务器继续运行

DAYTIME协议根据每次连接的出现触发服务器的响应。客户不必发送请求，因为服务器只要检测新的连接就响应。为形成响应，服务器从OS获取当前时间，并转换为人容易读取的字符串，然后发送响应给客户。服务器在发送响应后，将关闭连接对应的套接字。由于DAYTIME服务只允许每个连接发一个响应，因而立即关闭连接的策略是可行的，但对那些在单个连接上运行多个请求到达的服务器，就必须等待客户关闭连接。

[Link 1]: https://blog.csdn.net/zhizhengguan/article/details/117728935
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3poaXpoZW5nZ3Vhbg_size_16_color_FFFFFF_t_70]: /images/20221005/b5ca9747c7ef4c93a7d50013a6a3ffe0.png