【C-实践】文件服务器（1.0）

轩轶子2024-09-10 20:46

概述

使用了 tcp + epoll + 进程池，实现文件下载服务器

功能

主要功能：客户端连接服务器，然后自动下载文件

次要功能：客户端接收时显示进度条

启动

启动服务器

1、在bin目录下生成可执行文件

bash 复制代码 
w@Ubuntu20:bin $ gcc ../src/*.c -o server

2、启动服务器

bash 复制代码 
w@Ubuntu20:bin $ ./server ../conf/server.conf

启动客户端

1、在客户端的目录下生成可执行文件

bash 复制代码 
w@Ubuntu20:client $ gcc main_client.c -o client

2、启动客户端

bash 复制代码 
w@Ubuntu20:client $ ./client client.conf

目录设计

服务器

  • bin：存放二进制文件
  • conf：存放配置文件
  • include：存放头文件
  • resource：存放资源文件
  • src：存放源文件
bash 复制代码 
w@Ubuntu20:bin $ tree ..
..
├── bin
│   └── server
├── conf
│   └── server.conf
├── include
│   └── process_pool.h
├── resource
│   └── file
└── src
    ├── child_process.c
    ├── init_process_pool.c
    ├── interact.c
    ├── main_server.c
    ├── tcp_init.c
    ├── transfer_fd.c
    └── transfer_file.c

客户端

bash 复制代码 
w@Ubuntu20:client $ tree
.
├── client
├── client.conf
└── main_client.c

配置文件

服务器配置文件server.conf

存放服务器ip地址，服务器port端口，进程数量

根据实际情况自行更改

192.168.160.129
2000
5

客户端配置文件client.conf

存放服务器ip地址，服务器port端口

根据实际情况自行更改

192.168.160.129
2000

检查传输文件是否正确

  1. 查看文件大小 $ du -h file
  2. 查看文件唯一哈希值 $ md5sum file

服务器搭建

1 创建进程池

根据子进程的数量，创建存储子进程信息的数组

根据子进程的数量，循环创建子进程，并初始化子进程的信息（子进程id、是否空闲，通讯管道）

2 主进程分配任务给子进程

建立一个tcp类型的正在监听的套接字

使用epoll管理所有套接字

  1. 有新的客户端连接，得到一个客户端套接字，交给一个空闲的子进程处理

  2. 等待子进程工作完毕，将其状态设为空闲

  3. 等待退出信号，收到后回收进程池资源，退出程序

3 资源进程（子进程）处理具体业务

等待任务（主进程发送过来的客户端套接字）

设置本进程为忙碌状态

工作（发送文件给客户端）

通知主进程任务完成

进程池退出方式

方式一：给主进程发送退出信号，主进程收到信号后，kill所有子进程，然后回收所有子进程的资源，再退出主进程 （本文采用）

方式二：给主进程发送退出信号，主进程收到信号后，通知所有子进程退出

  1. 如果是非忙碌的子进程，直接退出
  2. 如果是忙碌的子进程，就忙完了再退出

传输文件方式

方式一：使用自定义协议传输：先发送本次数据长度，再发送数据内容 （本文使用）

方式二：使用零拷贝的方式传输，比如mmap或者splice

代码实现逻辑

main_server.c 服务器主流程

步骤：

  1. 从配置文件中拿到，本服务器ip地址、port端口号、进程数量
  2. 创建一个子进程数组，用来存储所有子进程的信息
  3. 创建进程池，并用子进程数组记录子进程的信息（根据子进程的数组和子进程的数量）
  4. 建立退出管道，并注册SIGUSR1信号（用于主进程的异步退出）
  5. 创建一个tcp类型的服务器套接字用于监听客户端的连接
  6. 处理来自客户端和进程池的请求，以及退出信号
    1. 将每一个客户端的连接交给空闲子进程，
    2. 将请求的忙碌子进程设为空闲状态
    3. 收到退出信号，依次终止子进程，回收子进程资源，退出主进程
  7. 最后释放子进程数组的空间

init_process_pool.c 创建进程池

输入：子进程数组pChilds，子进程的数量childsNum

输出：一个有childsNum个子进程信息的数组

为什么用socketpair生成一对套接口，而不是用管道等方式在进程间传递套接字（文件描述符）？

每一个进程都会维护一个数字与文件描述符对应的表

每个文件描述符都会在内核中维护一个文件对象数据结构的，不仅仅是一个数字

而用管道传输文件描述符时，只会传送数字，而不会传送文件对象

因此需要特殊的接口，在进程之间，传递文件描述符的数据结构

步骤：

  1. 循环childsNum次，创建子进程

    1. 使用socketpair创建一对用于本地通信的tcp类型的套接口fds[2]（全双工管道，用于传递客户端套接字）

    2. fork出一个子进程

    3. 子进程设置

      1. 关闭套接口的写端fds[1]（子进程只需要从套接口中读取客户端套接字）
      2. 子进程业务逻辑
      3. 子进程退出

    4. 主进程设置，将新建的子进程信息放入子进程数组内

      1. 关闭套接口的读端fds[0]（主进程只需要向套接口中写入客户端套接字）
      2. 记录第i个子进程的进程id
      3. 设置第i个子进程的状态为空闲
      4. 设置第i个子进程的通信管道为fds[0]

child_process.c 子进程业务逻辑

输入：子进程套接口

输出：将目标文件发送给客户端

步骤：

  1. 死循环，处理业务
    1. 等待任务：阻塞在套接口，等待主进程发来的客户端套接字
    2. 干活：将目标文件发送给客户端
    3. 任务结束：通知主进程任务完成

sendFd.c 主进程向子进程发送客户端套接字

输入：子进程的套接口，客户端套接字

输出：使用sendmsg接口，将客户端套接字发送给子进程

sendmsg接口

c 复制代码 
ssize_t sendmsg(int sockfd, const struct msghdr *msg, int flags);

struct msghdr {
               void         *msg_name;       /* Optional address */  
               socklen_t     msg_namelen;    /* Size of address */
               struct iovec *msg_iov;        /* Scatter/gather array */
               size_t        msg_iovlen;     /* # elements in msg_iov */
               void         *msg_control;    /* Ancillary data, see below */
               size_t        msg_controllen; /* Ancillary data buffer len */
               int           msg_flags;      /* Flags (unused) */
           };

struct iovec {
    void *iov_base;		//缓冲区起始位置
    size_t iov_len;		//传输的字节数
};

struct cmsghdr {
    socklen_t cmsg_len;		//用CMSG_LEN()宏计算，宏里是传输数据的长度
    int cmsg_level;			//原始协议，本程序用SOL_SOCKET
    int cmsg_type;			//特定协议类型，本程序用SCM_RIGHTS
    unsigned char cmsg_data[];	//可变长数组，使用CMSG_DATA()宏存储，要传输的客户端套接字放在这
};


msghdr前两个成员用于udp，不用写
msghdr的iov数组必须写，可以存一些数据，不想存可以随便写一个
msghdr的control成员，就是用来传输客户端套接字文件对象的

步骤：

  1. 初始化一个struct msghdr结构体msg，用来传递客户端套接字
  2. 创建一个struct iovec结构体，初始化&赋值，然后设为msg的参数
  3. 创建一个struct cmsghdr结构体cmsg，初始化，然后设为msg的参数
    1. 用CMSG_LEN宏得到cmsg的大小
    2. cmsg->cmsg_level = SOL_SOCKET; 原始协议
    3. cmsg->cmsg_type = SCM_RIGHTS; 特定协议类型
    4. 传输的客户端套接字 *(int*)CMSG_DATA(cmsg) = cli_fd;
  4. 将msg向子进程套接口发送

recvFd.c 子进程从主进程接收客户端套接字

输入：子进程的套接口，客户端套接字地址

输出：使用recvmsg接口，从主进程接收客户端套接字

recvmsg接口

c 复制代码 
ssize_t recvmsg(int sockfd, struct msghdr *msg, int flags);

struct msghdr {
               void         *msg_name;       /* Optional address */  
               socklen_t     msg_namelen;    /* Size of address */
               struct iovec *msg_iov;        /* Scatter/gather array */
               size_t        msg_iovlen;     /* # elements in msg_iov */
               void         *msg_control;    /* Ancillary data, see below */
               size_t        msg_controllen; /* Ancillary data buffer len */
               int           msg_flags;      /* Flags (unused) */
           };

struct iovec {
    void *iov_base;		//缓冲区起始位置
    size_t iov_len;		//传输的字节数
};

struct cmsghdr {
    socklen_t cmsg_len;		//用CMSG_LEN()宏计算，宏里是传输数据的长度
    int cmsg_level;			//原始协议，本程序用SOL_SOCKET
    int cmsg_type;			//特定协议类型，本程序用SCM_RIGHTS
    unsigned char cmsg_data[];	//可变长数组，使用CMSG_DATA()宏存储，要传输的客户端套接字放在这
};


msghdr前两个成员用于udp，不用写
msghdr的iov数组必须写，可以存一些数据，不想存可以随便写一个
msghdr的control成员，就是用来传输客户端套接字文件对象的

步骤：

  1. 初始化一个struct msghdr结构体msg，用来接收客户端套接字
  2. 创建一个struct iovec结构体，初始化，然后设为msg的参数
  3. 创建一个struct cmsghdr结构体cmsg，初始化，然后设为msg的参数
    1. 用CMSG_LEN宏得到cmsg的大小
    2. cmsg->cmsg_level = SOL_SOCKET; 原始协议
    3. cmsg->cmsg_type = SCM_RIGHTS; 特定协议类型
    4. 传输的客户端套接字 *(int*)CMSG_DATA(cmsg) = cli_fd;
  4. 从套接口中用recvmsg接收msg
  5. 从msg中提取客户端套接字

tcp_init.c 生成一个服务器正在监听的tcp套接字

输入：服务器的ip地址，服务器的port端口号

输出：绑定了服务器ip和port，正在监听的tcp类型的套接字

步骤：

  1. 使用socket生成一个tcp类型的套接字
  2. 给套接字绑定服务器的ip地址和port端口号
  3. 开始监听

interact_cli.c 主进程处理客户端和进程池请求，以及退出信号

输入：服务器套接字，子进程数组，子进程数量，退出管道读端

输出：将客户端的请求转发给空闲子进程，将完成任务的子进程设为空闲状态，如果收到退出信号则回收所有子进程资源并退出

步骤：

  1. 创建epoll管理所有请求
    1. 将服务器套接字，加入epoll，用于接收客户端请求
    2. 将子进程数组内的所有通信管道，加入epoll，用于处理子进程的请求
    3. 将退出管道读端，加入epoll，用于接收退出信号
  2. epoll循环等待就绪的文件描述符
    1. 如果服务器套接字就绪，接收客户端套接字并其交给一个空闲子进程处理，然后关闭客户端套接字
    2. 如果子进程的管道就绪（表示子进程已处理完一个任务），读取管道，然后将该子进程的状态设为空闲
    3. 如果收到退出信号，依次关闭子进程，回收所有子进程的资源，然后退出主进程

send_file 服务器发送文件

输入：客户端套接字，待传输文件名

输出：使用私有协议将文件传输给客户端

自定义传输文件协议：小货车

c 复制代码 
//传输文件协议：小货车
typedef struct {
    int _data_len;//货车头，表示数据长度
    char _data[1000];//火车车厢，表示数据
}Truck_t;

步骤：

  1. 初始化一个小货车（使用自定义协议传输文件，防止tcp粘包问题）
  2. 将文件名添加上资源目录的路径，再open打开待传文件
  3. 传输中
    1. 先发文件名
    2. 再发文件大小
    3. 循环发送文件内容（小货车每次最多发1000个字节）
      1. 给小货车装车，发货
      2. 如果全部传输完毕之后，通知客户端，并退出循环
      3. 如果客户端异常断开，则退出循环（此时会收到SIGPIPE信号）
  4. 传输结束，关闭待传文件

main_client.c 客户端主流程

命令行参数：配置文件（服务器ip地址，服务器端口号）

步骤：

  1. 读取配置文件，拿到服务器的ip和port
  2. 生成一个tcp类型的套接字，并绑定服务器的ip和端口
  3. 申请连接服务器
  4. 接收文件（根据自定义传输协议小货车接收：先接受数据长度，再根据长度接收数据）
    1. 先接受文件名，根据文件名open一个新文件
    2. 再接收文件大小（为了打印接收进度条）
    3. 循环接收文件内容（根据协议，每次最多接收1000个字节）
      1. 先接收数据长度（如果为空则表示接收完毕，退出循环）
      2. 根据数据长度，接收数据内容
      3. 根据当前进度和总大小打印进度条（用fflush刷新标准输出，避免光标跳动）
      4. 将数据写入文件
    4. 关闭文件
  5. 关闭服务器套接字

具体代码

服务器代码

prcess_pool.h

c 复制代码 
#ifndef __PROCESSPOOL_H__
#define __PROCESSPOOL_H__

#include <stdlib.h>

//检查命令行参数个数
#define ARGS_CHECK(argc, num) { if (argc != num) {\
    fprintf(stderr, "Args error!\n"); return -1; }}

//检查系统调用返回值是否合法，非法报错退出
#define ERROR_CHECK(ret, num, msg) { if (ret == num) {\
    perror("msg");  return -1;  } }

//输入：服务器的ip地址，端口号
//输出：绑定了服务器ip和端口的，正在监听的套接字
int tcp_init(char *ip, int port);


//记录进程信息的结构体
typedef struct 
{
    short _flag;//进程是否空闲 0-是  1-不是
    int _pipefd;//套接口
    pid_t _pid;//进程id
}ProcInfo_t, *pProcInfo_t;

//功能：创建进程池
//参数：子进程数组，子进程数量
int init_process_pool(pProcInfo_t, int);

//功能：服务器主进程处理来自客户端的请求
//参数：服务器套接字，子进程数组，子进程数量，退出管道读端
int interact_cli(int sfd, pProcInfo_t pChilds, int childsNum, int exitpipe);

//功能：将客户端套接字发送给子进程
//参数：子进程套接口，客户端套接字
int sendFd(int pipefd, int cli_fd);

//功能：从主进程接收客户端套接字
//参数：子进程套接口，客户端套接字地址
int recvFd(int pipefd, int *cli_fd);

//功能：资源进程的配置
//参数：套接口
int child_process(int pipefd);

//功能：给客户端套接字发送文件
//参数：客户端套接字，文件名
int send_file(int socket_fd, char *filename);

#endif

main_server.c

c 复制代码 
#include "../include/process_pool.h"
#include "../include/process_pool.h"
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <signal.h>

//与主进程通信的管道,用来传递退出信号
int exitpipe[2];

//退出信号处理,通知主进程退出
void sigFunc(int sigNum)
{
    /* printf("%d is coming!\n", sigNum); */ 
    write(exitpipe[1], &sigNum, 4);
}

int main(int argc, char *argv[]) 
{
    //命令行参数：配置文件（ip地址，port端口号，子进程数量）
    ARGS_CHECK(argc, 2);

    //从配置文件中拿到ip，port，子进程数
    char ip[64] = {0};
    int port = 0;
    int childsNum = 0;
    FILE *fp = fopen(argv[1], "r");
    ERROR_CHECK(fp, NULL, "fopen");
    fscanf(fp, "%s%d%d", ip, &port, &childsNum);
    fclose(fp);

    //创建一个数组，存储子进程信息
    pProcInfo_t pChilds = (pProcInfo_t)calloc(childsNum, sizeof(ProcInfo_t));

    //创建进程池（参数：子进程数组，子进程数量）
    init_process_pool(pChilds, childsNum);

    //注册退出信号, SIGUSR1默认行为是终止进程
    pipe(exitpipe);
    signal(SIGUSR1, sigFunc);

    //建立一个tcp类型正在监听的套接字
    int sfd = tcp_init(ip, port);

    //处理来自客户端，进程池，退出管道的请求
    if (-1 != sfd) {
        interact_cli(sfd, pChilds, childsNum, exitpipe[0]);
    }

    //回收子进程数组
    free(pChilds);
    pChilds = NULL;
    return 0;
}

init_process_pool.c

c 复制代码 
#include "../include/process_pool.h"
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>

//功能：创建进程池
//参数：子进程数组，子进程数量
int init_process_pool(pProcInfo_t pChilds, int childsNum)
{
    pid_t pid = 0;
    int fds[2];//存储socketpair创建的一对套接口

    //创建childsNum个子进程
    int i;
    for (i = 0; i < childsNum; ++i) {
        //通过socketpair创建一对本地的tcp类型的套接口，这对套接口是相连的，只能在本机使用
        //用于传递客户端套接字
        socketpair(AF_LOCAL, SOCK_STREAM, 0, fds);
        pid = fork();

        //启动子进程
        if (0 == pid) {
            close(fds[1]);	//关闭套接口的写端
            child_process(fds[0]);
            exit(0);
        }

        //主进程记录子进程的信息
        close(fds[0]);	//关闭套接口的读端
        pChilds[i]._pid = pid;
        pChilds[i]._flag = 0;
        pChilds[i]._pipefd = fds[1];
    }

    return 0;
}

child_process.c

c 复制代码 
#include "../include/process_pool.h"
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/types.h>

int child_process(int pipefd)
{
    printf("create child_process , child_pid = %d\n", getpid());
    int cli_fd;//客户端套接字

    while (1) {
        //阻塞，等待主进程发送客户端套接字
        recvFd(pipefd, &cli_fd);

        //开始干活
        char filename[] = "file";
        send_file(cli_fd, filename);

        //干完通知主进程
        write(pipefd, "a", 1);
    }

    return 0;
}

tcp_init.c

c 复制代码 
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

#include <arpa/inet.h>

#define ERROR_CHECK(ret, num, msg) { if (ret == num) {\
    perror("msg");  return -1;} }

//输入：服务器的ip地址，端口号
//输出：绑定了服务器ip和端口的，正在监听的套接字
int tcp_init(char *ip, int port)
{
    //生成一个tcp类型的套接字
    int sfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    ERROR_CHECK(sfd, -1, "ser_socket");

    //将端口号设置为可重用, 不用再等待重启时的TIME_WAIT时间
    int reuse = 1;
    setsockopt(sfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &reuse, sizeof(reuse));

    //给套接字绑定服务端ip和port
    struct sockaddr_in serverAddr;
    memset(&serverAddr, 0, sizeof(struct sockaddr_in));
    serverAddr.sin_family = AF_INET;
    serverAddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    serverAddr.sin_port = htons(port);

    int ret = bind(sfd, (struct sockaddr*)&serverAddr, sizeof(serverAddr));
    ERROR_CHECK(ret, -1, "ser_bind");

    //将套接字设为监听模式，并指定最大监听数（全连接队列的大小）
    ret = listen(sfd, 10); 
    ERROR_CHECK(ret, -1, "ser_listen");

    printf("[ip:%s, port:%d] is listening...\n", ip, port);

    return sfd;
}

interact_cli.c

c 复制代码 
#include "../include/process_pool.h"
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <wait.h>

#include <sys/socket.h>
#include <sys/epoll.h>



//功能：服务器主进程处理来自客户端和进程池的请求,以及退出信号
//参数：服务器套接字，子进程数组，子进程数量, 退出管道读端
int interact_cli(int sfd, pProcInfo_t pChilds, int childsNum, int exitpipe)
{
    //接受所有客户端的连接，将客户端套接字转发给空闲子进程处理
    //将工作完的子进程状态设为空闲
    //收到退出信号，实现进程池的退出
    

    //使用epoll管理所有文件描述符
    int epfd = epoll_create(1);

    //定义读事件
    struct epoll_event event;
    memset(&event, 0, sizeof(event));
    event.events = EPOLLIN;

    //将sfd添加进epfd
    event.data.fd = sfd;
    epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, sfd, &event);

    //将子进程的管道fd，加入epfd
    int i;
    for (i = 0; i < childsNum; ++i) {
        event.data.fd = pChilds[i]._pipefd;
        epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, pChilds[i]._pipefd, &event);
    }

    //将接收退出信号的管道加入epfd
    event.data.fd = exitpipe;
    epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, exitpipe, &event);

    char buf[128] = {0};//读写缓冲区
    int readyFdNum = 0;//就绪的文件描述符数量
    struct epoll_event evs[2]; //epoll_wait等待数组的大小
    int newfd = 0;//客户端的套接字

    //epoll等待就绪的文件描述符
    while (1) {
        readyFdNum = epoll_wait(epfd, evs, 2, -1);
        //ERROR_CHECK(readyFdNum, -1, "epoll_wait");
        //这里不能检查epoll_wait的返回值                                
        //epoll_wait等待时可能会收到终止信号，这将导致调用被中断


        for (i = 0; i < readyFdNum; ++i) {

            //服务端套接字就绪，有新的客户端申请连接，将其发送给空闲子进程
            if (evs[i].data.fd == sfd) {
                //newfd指向最后一个客户端套接字
                //每次accept都会更新newfd
                newfd = accept(sfd, NULL, NULL);

                //将newfd交给空闲子进程
                int j;
                for (j = 0; j < childsNum; ++j) {
                    if (0 == pChilds[j]._flag) {
                        sendFd(pChilds[j]._pipefd, newfd);
                        pChilds[j]._flag = 1;   //将子进程状态设为忙碌
                        printf("the child_pid %d is working...\n", pChilds[j]._pid);
                        break;
                    }
                }

                //任务已传给空闲子进程，关掉客户端套接字
                //主进程只管调度任务，不管具体实现
                close(newfd);
            }

            //收到退出信号
            else if (evs[i].data.fd == exitpipe) {
                int j;
                //杀掉所有子进程
                for (j = 0; j < childsNum; ++j) {
                    kill(pChilds[j]._pid, SIGUSR1);
                }

                //回收所有子进程资源
                for (j = 0; j < childsNum; ++j) {
                    wait(NULL);
                }

                //服务器退出
                printf("Server exit!\n");
                exit(0);
            }

            //子进程套接口就绪，将就绪的子进程状态设为空闲
            else  {
		        int j;
                for (j = 0; j < childsNum; ++j) {
                    if (evs[i].data.fd == pChilds[j]._pipefd) {
                        read(pChilds[j]._pipefd, buf, sizeof(buf) - 1);//读取子进程套接口
                        pChilds[j]._flag = 0;
                        printf("the child_pid %d finished work!\n", pChilds[j]._pid);
                    }
                }
            }
        }
    }
    return 0;
}

transfer_fd.c

c 复制代码 
#include "../include/process_pool.h"
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/types.h>
/* #include <sys/uio.h>    //writev & readv */


//功能：将客户端套接字发送给子进程
//参数：子进程套接口，客户端套接字
int sendFd(int pipefd, int cli_fd)
{
    //使用sendmsg接口发送fd
    struct msghdr msg;
    memset(&msg, 0, sizeof(msg));
    
    //设置iovec结构体数组，不想传数据就随意写一个
    struct iovec iov;
    memset(&iov, 0, sizeof(iov));
    char buf[6] = "hi"; //要传输的数据，不想传就随意写
    iov.iov_base = buf; 
    iov.iov_len = strlen(buf);

    msg.msg_iov = &iov;//iovec结构体数组指针
    msg.msg_iovlen = 1;//iovec结构体数组大小

    //设置cmsghdr结构体，最后一个成员就是要传输的fd
    struct cmsghdr *cmsg = (struct cmsghdr*)calloc(1, sizeof(struct cmsghdr));
    //计算cmsg结构体的长度, 使用CMSG_LEN()宏，其中已经有cmsg前三个成员的大小，只需传入最后一个成员大小即可（客户端套接字）
    int len = CMSG_LEN(sizeof(cli_fd));
    cmsg->cmsg_len = len;
    cmsg->cmsg_level = SOL_SOCKET;
    cmsg->cmsg_type = SCM_RIGHTS;
    *(int*)CMSG_DATA(cmsg) = cli_fd;

    msg.msg_control = cmsg;//cmsghdr结构体指针
    msg.msg_controllen = len;//cmsghdr结构体长度

    //将fd写入套接口
    int ret = sendmsg(pipefd, &msg, 0);
    ERROR_CHECK(ret, -1, "sendmsg");
    return 0;
}

//功能：从主进程接收客户端套接字
//参数：子进程套接口，客户端套接字地址
int recvFd(int pipefd, int *cli_fd)
{
    //使用recvmsg接口接收fd
    struct msghdr msg;
    memset(&msg, 0, sizeof(msg));
        
    //设置iovec结构体数组，不想传数据就随意写一个
    struct iovec iov;
    memset(&iov, 0, sizeof(iov));
    char buf[6] = "hi"; //要传输的数据，不想传就随意写
    iov.iov_base = buf; 
    iov.iov_len = strlen(buf);

    msg.msg_iov = &iov;//iovec结构体数组指针
    msg.msg_iovlen = 1;//iovec结构体数组大小

    //设置cmsghdr结构体，最后一个成员就是要接收的fd
    struct cmsghdr *cmsg = (struct cmsghdr*)calloc(1, sizeof(struct cmsghdr));
    //计算cmsg结构体的长度, 使用CMSG_LEN()宏，其中已经有cmsg前三个成员的大小，只需传入最后一个成员大小即可（客户端套接字）
    int len = CMSG_LEN(sizeof(cli_fd));
    cmsg->cmsg_len = len;
    cmsg->cmsg_level = SOL_SOCKET;
    cmsg->cmsg_type = SCM_RIGHTS;

    msg.msg_control = cmsg;//cmsghdr结构体指针
    msg.msg_controllen = len;//cmsghdr结构体长度

    //从套接口中接收fd
    recvmsg(pipefd, &msg, 0);
    *cli_fd = *(int*)CMSG_DATA(cmsg);
    return 0;
}

transfer_file.c

c 复制代码 
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>

//open
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
//send
#include <sys/socket.h>


#define ERROR_CHECK(ret, num, msg) { if (ret == num) {\
    perror(msg); return -1;} }


//传输文件协议：小货车
typedef struct {
    int _data_len;//货车头，表示数据长度
    char _data[1000];//火车车厢，表示数据
}Truck_t;

//使用私有协议传输数据，给另一个进程传输文件
int send_file(int socket_fd, char *filename)
{
    int ret = -1;
    //定义一个小货车，用来传输文件
    Truck_t truck;
    memset(&truck, 0, sizeof(Truck_t));

    //将文件名扩展为文件路径
    char filepath[128] = {0};
    sprintf(filepath, "../resource/%s", filename);

    //根据文件路径打开传输文件
    int file_fd = open(filepath, O_RDONLY);
    ERROR_CHECK(file_fd, -1, "open");

    //先发文件名
    truck._data_len = strlen(filename);
    strcpy(truck._data, filename);
    ret = send(socket_fd, &truck, sizeof(int) + truck._data_len, 0);
    ERROR_CHECK(ret, -1, "send_title");

    //再发文件大小
    struct stat file_info;
    memset(&file_info, 0, sizeof(file_info));
    fstat(file_fd, &file_info);

    truck._data_len = sizeof(file_info.st_size);
    memcpy(truck._data, &file_info.st_size, truck._data_len);
    ret = send(socket_fd, &truck, sizeof(int) + truck._data_len, 0);
    ERROR_CHECK(ret, -1, "send_filesize");


    //再发文件内容
    while (1) {
        memset(truck._data, 0, sizeof(truck._data));
        truck._data_len = read(file_fd, truck._data, sizeof(truck._data));
        if (0 == truck._data_len) {
            //传输完成，通知客户端，然后退出循环
            ret = send(socket_fd, &truck._data_len, 4, 0);
            ERROR_CHECK(ret, -1, "send");
            break;
        }

        ret = send(socket_fd, &truck, sizeof(int) + truck._data_len, 0);
        if (-1 == ret) {
            //客户端异常断开，退出循环
            printf("client already break!\n");
            break;
        }
    }
    

    //关闭传输文件
    close(file_fd);
    return 0;
}

客户端代码

main_client.c

c 复制代码 
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>

#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <fcntl.h>
#include <arpa/inet.h>


//检查命令行参数个数
#define ARGS_CHECK(argc, num) { if (argc != num) {\
    fprintf(stderr, "Argc error!\n");\
    return -1;}}

//检查系统调用返回值
#define ERROR_CHECK(ret, num, msg) { if (ret == num) {\
    perror(msg);\
    return -1;}}

//接收协议
typedef struct {
    int _data_len;//先接数据长度
    char _data[1000];//再接数据内容
}Truck_t;

int main(int argc, char *argv[])
{
    //从配置文件中拿到服务器的ip和port
    ARGS_CHECK(argc, 2);
    FILE *fp = fopen(argv[1], "r");
    char ip[128] = {0};
    int port = 0;
    fscanf(fp, "%s%d", ip, &port);
    fclose(fp);

    //生成一个tcp类型的套接字，用于连接服务器
    int sfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    //连接服务器
    struct sockaddr_in serAddr;
    memset(&serAddr, 0, sizeof(serAddr));
    serAddr.sin_family = AF_INET;
    serAddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    serAddr.sin_port = htons(port);
    int ret = -1;
    ret = connect(sfd, (struct sockaddr*)&serAddr, sizeof(serAddr));
    ERROR_CHECK(ret, -1, "connect");

    //接收文件
    Truck_t truck;
    memset(&truck, 0, sizeof(truck));
    //先接收文件名，打开一个新文件
    recv(sfd, &truck._data_len, sizeof(int), 0);
    recv(sfd, truck._data, truck._data_len, 0);
    int file_fd = open(truck._data, O_RDWR|O_CREAT, 0666);
    ERROR_CHECK(file_fd, -1, "open");
    printf("filename: %s\n", truck._data);

    //再接收文件大小，用来打印进度条
    int total_size = 0;//文件总大小
    recv(sfd, &truck._data_len, sizeof(int), 0);
    recv(sfd, &total_size, truck._data_len, 0);
    printf("filesize: %d\n", total_size);

    float rate = 0;//当前接收百分比
    int cur_size = 0;//文件已接收大小

    //循环接收文件内容
    while (1) {
        //重置小货车
        memset(&truck, 0, sizeof(truck));
        //先接数据长度
        recv(sfd, &truck._data_len, sizeof(int), 0);
        if (0 == truck._data_len) {
            //传输完毕
            printf("Transfer Finish!\n");
            break;
        }
        //根据长度，接收数据内容
        //防止发送方发的慢，导致接收缓冲区将车厢当成车头，设置recv参数为MSG_WAITALL
        ret = recv(sfd, truck._data, truck._data_len, MSG_WAITALL);

        //打印进度条
        cur_size += ret;
        rate = (float)cur_size / total_size;
        printf("--------------------------%5.2f%%\r", rate * 100);
        fflush(stdout);//防止光标抖动

        //将接收数据写入文件
        write(file_fd, truck._data, truck._data_len);
    }

    //关闭文件
    close(file_fd);

    //关闭服务器套接字
    close(sfd);
    return 0;
}
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