linux 网络编程之信号机制

调试输出函数

这里利用宏来实现debug的相关输出

int dbg_level = -1;
#define print_dbg(level, ...)						
	({								
	if (level <= dbg_level) {					
		fprintf(stderr, "%s, %u, %s: ",				
			__FILE__, __LINE__, __func__);			
		fprintf(stderr, ##__VA_ARGS__);				
	}								
	})

基本的socket编程

前面有讲过基本的网络编程，主要是利用socket的相关函数进行实现，其大体框架如下

int sockfd = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0); // 创建套接字
if(sockfd < 0)
{
    print_dbg(0, "create socket errorn");
    return;
}

struct sockaddr_in server_addr;
bzero(&server_addr, sizeof(server_addr));
server_addr.sin_family = AF_INET;
server_addr.sin_port = htons(port);
server_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");
if(bind(sockfd, (struct sockaddr *)&server_addr, sizeof(server_addr) < 0)
{
    print_dbg(0, "Failed to bind port:%dn", port);
    return;
}

if(listen(sockfd, SOMAXCONN) < 0)
{
    print_dbg(0, "Listen errorn");
    return;
}

while(1)
{
    clientfd = accept(sockfd, (struct sockaddr *)&client_addr, NULL);
    if(clientfd < 0)
    {
        if(error == EINTR) // 信号中断处理
            continue;
        else
        {
            print_dbg(0, "accept dumptn");
            break;
        }
    }
    
    int pid = fork();
    if(pid < 0)
    {
        print_dbg(0, "create child process errorn");
        close(clientfd);
        continue;
    }
    else if(pid == 0)
    {
        ...
        exit(0);
    }
    ...
}

扩充的socket编程

1. 首先是对socket的一些可能出现错误的函数进行再封装处理，比如accept可能出现多种错误，若只是简单的退出，则对服务器的安全性将有很大的挑战；这里对于最常见的信号中断处理，进行了再次封装

 clientfd = accept(sockfd, (struct sockaddr *)&client_addr, NULL);
    if(clientfd < 0)
    {
        if(error == EINTR) // 信号中断处理
            continue;
        else
        {
            print_dbg(0, "accept dumptn");
            break;
        }
    }

从上面的代码可以看出，当错误号为EINTR时，忽略掉再次进入循环；再例如出现EPERM，防火墙问题时，也可以做出相应的提示

2. 除了accept之外，对于send，recv函数同样需要再次封装处理，以确保能正确的接收到数据和正确的发送完数据.下面给出了最常见的错误处理，特别是对于信号中断，一般都有做出要求

char client_ip[16];
int recvn(int fd, char *buf, size_t len, int flag)
{
	int size = recv(fd, buf, len, flag);
	if (size < 0)
	{
		if (errno == EINTR)
			return recvn(fd, buf, len, flag);
		else
		{
			record_log("receive data from ip:%s errorn", client_ip);
			print_dbg(0, "receive data from ip:%s errorn", client_ip);
			return -errno;
		}
	}
	return size;
}

int sendn(int fd, const char *buf, size_t len, int flag)
{
	int size = send(fd, buf, len, flag);
	if (size < 0)
		if (errno == EINTR)
			return sendn(fd, buf, len, flag);
		else
		    goto ERROR;
	if(size != len)
	    goto ERROR;
	    
	return size;
	
	ERROR:
        record_log("send data to ip:%s errorn", client_ip);
	print_dbg(0, "receive data from ip:%s errorn", client_ip);
	return -errno;		
}

信号与进程通信

如果我们考虑的服务器是只允许顺序的请求，即一个请求处理完毕之后再响应另一个请求；若当前正在处理一个client的请求时，此时接受到其他client的请求，这里可以利用信号来实现屏蔽处理。

思路：利用全局变量busy来决定在while(1)循环中是否接受客户端处理请求

当busy为1时，表示不再接受client请求；当busy为0时，表示可以接受client请求，并标记busy为1；

当与client建立连接的子进程结束后，要求将busy设置为0

故流程为：

signal(SIGCHLD, signa_handler); // 注册信号处理函数
while(1)
{
    clientfd = accept(...);
    ...
    
    if(busy == 1)
    {
        print_dbg(0, "socket busyn");
        close(clientfd);
        continue;
    }
    busy = 1;
    int pid = fork();
    if(pid < 0) {}
    else if(pid == 0) 
    {
        child_process(clientfd);
        exit(0); // 求捕获子进程结束信号，在处理函数中将busy复位为0
    }
}

这里主要简单的使用signal函数结合waitpid来实现这个要求

1. signal函数

函数原型为：

#include <signal.h>
typedef void (*sighandler_t)(int);
sighandler_t signal(int signum, sighandler_t handler);

2. 结合本博客主题，这里简单说明本函数具体使用的方式，首先是建一个信号处理函数，用于处理信号发生时所需要做的操作，具体代码如下：

int busy = 0;
static void signal_handler(int sig)
{
	int stat;
	pid_t pid;

	while ((pid = waitpid(-1, &stat, WNOHANG)) > 0)
		;
	busy = 0;
}

3. waitpid 来处理子进程结束问题

函数原型，

#include<sys/types.h>
#include<sys/wait.h>
pid_t waitpid(pid_t pid,int * status,int options);

其中参数参考百科，但需要注意的是上面的代码，在信号处理函数中，下面这行是保障子进程结束不会僵死的关键

while ((pid = waitpid(-1, &stat, WNOHANG)) > 0);

参数 status 可以设成 NULL。参数 pid 为欲等待的子进程识别码,

其他数值意义如下:

pid<-1 等待进程组识别码为 pid 绝对值的任何子进程。

pid=-1 等待任何子进程,相当于 wait()。

pid=0 等待进程组识别码与目前进程相同的任何子进程。

pid>0 等待任何子进程识别码为 pid 的子进程。

参数options提供了一些额外的选项来控制waitpid，参数 option 可以为 0 或可以用"|"运算符把它们连接起来使用，比如：

ret=waitpid(-1,NULL,WNOHANG | WUNTRACED);

如果我们不想使用它们，也可以把options设为0，如：

ret=waitpid(-1,NULL,0);

WNOHANG 若pid指定的子进程没有结束，则waitpid()函数返回0，不予以等待。若结束，则返回该子进程的ID。

WUNTRACED 若子进程进入暂停状态，则马上返回，但子进程的结束状态不予以理会。WIFSTOPPED(status)宏确定返回值是否对应与一个暂停子进程。

最后源代码可以参考：https://github.com/liuyueyi/sa/blob/master/server.c

测试

服务器首先接受一个RT的字符，用于判断是接受数据还是发送数据

启动服务器
开启一个终端输入： nc 127.0.0.1 10033 输入: R [换行] 其他的一些数据
再开启一个终端输入: nc 127.0.0.1 10033
服务器提示socket busy，并关闭连接