Unix/Linux编程：循环的、无连接(UDP)服务器------TIMF

红太狼 2022-10-05 13:49 181阅读 0赞

# 创建被动套接字 #

无连接服务器调用函数passiveUDP通过调用passivesock为它所提供的服务创建无连接套接字。如果服务器需要使用熟知服务保留的某个端口，服务器进程就必须有特权。

> 在Linux中，拥有程序只有作为超级用户程序运行，才能由足够特权绑定到编号小于1000的端口上

为易于测试客户和服务器软件，passivesock通过增加全局整数portbase的内容，重新分配所有的端口值。本质上，所有端口值都重新映射到更高的范围上

> 在给定计算机上，两个服务器程序不能使用相同的端口号。为了能让程序员能在一台计算机上测试新版的客户-服务器软件，有让现有版本继续执行，可以临时将所有端口号映射到更高的范围上去

使用全局变量提供端口映射使得测试更安全，因为这样可以在不全面修改程序的情况下，同时测试服务器的多个版本

/* passiveUDP.c - passiveUDP */
    int	passivesock(const char *service, const char *transport,
    		int qlen);
    /*------------------------------------------------------------------------
     * passiveUDP - create a passive socket for use in a UDP server
     *------------------------------------------------------------------------
     * Arguments:
     *      service - service associated with the desired port
     */
    int passiveUDP(const char *service)
    {
        
    	return passivesock(service, "udp", 0);
    }

passivesock分配一个数据报或者流套接字，将套机自绑定到服务所用的熟知端口，然后为其调用返回套接字描述符

#include <sys/types.h>
    #include <sys/socket.h>
    
    #include <netinet/in.h>
    
    #include <stdlib.h>
    #include <string.h>
    #include <netdb.h>
    #include <sys/types.h>
    #include <sys/socket.h>
    
    #include <netinet/in.h>
    
    #include <stdlib.h>
    #include <string.h>
    #include <netdb.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;  // 服务器将在机器上的任一IP地址上接收数据
    
        /* 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);
    }

# 进程结构 #

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3poaXpoZW5nZ3Vhbg_size_16_color_FFFFFF_t_70]  
循环、无连接服务器是单线程的

单线程服务器永远运行着。它使用一个被动的套接字，该套接字已绑定到所提供服务使用的熟知端口。服务器从套接字获取请求，计算出响应，然后将响应返回给使用相同套接字的客户。服务器把请求中的源地址作为应答中的目的地址

# TIME服务实现 #

[客户][Link 1]可以使用TIME服务从另一个系统中的服务器获得当前时间。由于TIME几乎不需要计算，因此可以实现为循环式服务器，如下：

/* UDPtimed.c - main */
    
    #include <sys/types.h>
    #include <sys/socket.h>
    #include <netinet/in.h>
    
    #include <stdio.h>
    #include <time.h>
    #include <string.h>
    #include <time.h>
    
    int	passiveUDP(const char *service);
    int	errexit(const char *format, ...);
    
    #define	UNIXEPOCH	2208988800UL	/* UNIX epoch, in UCT secs	*/
    
    /*------------------------------------------------------------------------
     * main - Iterative UDP server for TIME service
     *------------------------------------------------------------------------
     */
    int main(int argc, char *argv[])
    {
        
        struct sockaddr_in fsin;	/* the from address of a client	*/
        char	*service = "time";	/* service name or port number	*/
        char	buf[1];			/* "input" buffer; any size > 0	*/
        int	sock;			/* server socket		*/
        time_t	now;			/* current time			*/
        unsigned int	alen;		/* from-address length		*/
    
        switch (argc) {
        
            case	1:
                break;
            case	2:
                service = argv[1];
                break;
            default:
                errexit("usage: UDPtimed [port]\n");
        }
    
        sock = passiveUDP(service);
    
        while (1) {
        
            alen = sizeof(fsin);
            if (recvfrom(sock, buf, sizeof(buf), 0,
                         (struct sockaddr *)&fsin, &alen) < 0)
                errexit("recvfrom: %s\n", strerror(errno));
            (void) time(&now);
            now = htonl((unsigned long)(now + UNIXEPOCH));
            (void) sendto(sock, (char *)&now, sizeof(now), 0,
                          (struct sockaddr *)&fsin, sizeof(fsin));
        }
    }

与任何服务器类似，UDPtimed进程必须永远运行着。因此，代码主体含有一个无限的循环，该循环每次接收一个请求，计算当前时间，然后给发送请求的客户返回响应。

代码中有几处细节。分析完参数之后，UDPtimed调用passiveUDP为TIME服务创建一个被动套接字。然后进行循环。TIME协议指明，客户可以发送任意一个数据报作为请求。由于服务器不解释数据报的内容，数据报可以是任何长度、可以含有任意值。本例实现使用recvfrom读取下一个数据报，recvfrom将传入数据报放入缓存buf中，并会将发送数据报的端点地址放到结构fsin中。由于它不必查看数据，因此实现只使用了单个字符的缓冲。如果数据报含有的数据多于一个字节，recvfrom就丢弃所有剩余的字节

UDPtimed使用系统函数time获得当前时间，时间是从1970-1-1零时开始计算。从操作系统获得时间后，UDPtimed必须将它转换为用epoch策略的时间值，并用网络字节序存放结构。为完成转换，它定义了一个常量值UNIXEPOCH，值为因特网起始值与Linux计时起始值相差的秒数。然后sendto将结果传回给客户。sendto使用fsin作为目的地址(即它使用了发送数据报的客户的地址)

[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3poaXpoZW5nZ3Vhbg_size_16_color_FFFFFF_t_70]: /images/20221005/978693e3005b411bbc6db2ae3f5b8afe.png
[Link 1]: https://blog.csdn.net/zhizhengguan/article/details/117728935