Linux多线程6-1_多线程TCP服务器

一、多线程的基本概念、优势
1、线程：有时又称轻量级进程，程序执行的最小单位，系统独立调度和分派cpu的基本单位，它是进程中的一个实体。一个进程中可以有
    多个线程，这些线程共享进程的所有资源，线程本身只包含一点必不可少的资源。
2、同步、异步、并发、并行
3、优势：
    1）、在多处理器中开发程序的并行性
    2）、在等待慢速IO操作时，程序可以执行其他操作，提高并发性
    3）、模块化的编程，能更清晰的表达程序中独立事件的关系，结构清晰
    4）、占用较少的系统资源
4、线程创造，获取ID，生命周期
5、线程控制：终止、连接、取消、发送信号、清除操作
6、线程同步：互斥量、读写锁、条件变量
7、线程高级控制：一次性初始化、线程属性、同步属性、私有数据、安全的fork

二、TCP服务器创建的步骤
1、创建一个socket
    ■Socket（套接字）实质上提供了进程通信的端点.进程通信之前，双方首先必须各自的一个端点，否则是没有办法通信的。通过socket将IP地址
        和端口绑定之后，客户端就可以和服务器通信了
    ■当我们访问套接字时，要像访问文件一样使用文件描述符。
    ■创造一个套接字可以使用socket（）函数

2、绑定IP地址和端口信息到socket，使用函数bind()
    1）、IP地址
    在socket程序设计中，struct sockaddr_in（或者struct sock_addr） 用于记录网络地址
    struct sockaddr_in
    {
      short int sin_family; /* 协议族*/
      unsigned short int sin_port; /* 端口号*/
      struct in_addr sin_addr; /* 协议特定地址*/
      unsigned char sin_zero[8]; /* 填0 */
    }
    typedef struct in_addr {
      union {
           struct{
               unsigned char s_b1,
               s_b2,
               s_b3,
               s_b4;
               } S_un_b;
           struct {
               unsigned short s_w1,
               s_w2;
           } S_un_w;
           unsigned long s_addr;
      } S_un;
    } IN_ADDR;

    IP地址通常由数字加点(192.168.0.1)的形式表示，而在struct in_addr中使用的IP地址是由32位的整数表示的，为了转换我们可以使用下面
    两个函数：
    int inet_aton(const char *cp,struct in_addr *inp)
    char *inet_ntoa(struct in_addr in)
    函数里面a 代表ascii ，n 代表network。inet_aton是将a.b.c.d形式的IP转换为32位的IP,存储在inp指针里面。inet_ntoa是将32位IP转换为
    a.b.c.d的格式。字节序转换


    不同类型的CPU 对变量的字节存储顺序可能不同：有的系统是高位在前，低位在后，而有的系统是低位在前，高位在后，而网络传输的数据
    顺序是一定要是统一的。所以当内部字节存储顺序和网络字节序（ big endian ）不同时，就一定要进行转换。

    字节序转换，32bit的整数(0x01234567)从地址0x100开始：
    



    htons 把unsigned short类型从主机序转换到网络序
    htonl 把unsigned long类型从主机序转换到网络序
    ntohs 把unsigned short类型从网络序转换到主机序
    ntohl 把unsigned long类型从网络序转换到主机序

    2）、bind函数
    绑定服务器的地址和端口到socket，这样做就是让客户端来发现用以连接的服务器的地址
    #include
    int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t len);
     返回值：成功返回0，失败返回-1
     参数sockfd： 服务器socket
     参数addr：    服务器的地址，对于因特网域，如果设置地址为INADDR_ANY，套接字可以绑定到所有的网络端口。这意味着可以收到
    这个系统所有网卡的数据包。
    一般我们在使用sockaddr_in类型的结构体代替sockaddr结构体

3、设置允许的最大连接数，使用函数listen()
    服务器调用listen函数来宣告可以接受连接请求
    #include
    int listen(int sockfd, int backlog);
    返回值：        成功返回0，失败返回-1
    参数backlog：用于表示服务器能接受的请求数量  

4、等待来自客户端的连接请求，使用函数accept()
    一旦服务器调用了listen，套接字就能接收连接请求。使用函数accept函数来接受并建立请求
    #include
    int accept(int sockfd, struct sockaddr *restrict addr, socklen_t *restrict len);
     参数sockfd：服务器socket
     参数addr：   用来存放客户端的地址，如果addr的空间足够大，系统会自动填充。
     参数len：     addr的长度
     如果不关心客户端ip，那么addr和len可以设为NULL
     返回值：成功则返回套接字描述符，失败返回-1
     注意：
    1）、accept返回一个新的socket关联到客户端，它与原始的socket有相同的套接字类型和协议族传递给accept的原始socket并没有关联
        客户端，它要继续保持可用状态 ，接收其他请求。
    2）、accept是一个阻塞的函数，会一直等到有客户端的请求

5、收发数据，用函数recv()、send()/sendto()或者read()、write()

6、关闭网络连接，close（）

三、源代码

/*DATA:            2015-4-20
 *AUTHOR:        WJ
 *DESCRIPTION:    多线程TCP服务器
 *    1、int socket(int domain, int type, int protocol);
 *    2、int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);
 *    3、int listen(int sockfd, int backlog);
 *    4、int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);
 *    5、read、write
 */

#include "apue.h"

#define MAX_LISTEN 10
char buf[100];
int ad[10];
struct sockaddr_in server_ip, remote_ip;

void *thread_fun(void *arg)
{
    while(1)
    {
        printf("read data from client ; %s\n", inet_ntoa(remote_ip.sin_addr.s_addr));
        read(ad[(int)arg], buf, 100);
        printf("buf is %s\n", buf);
    }

    return NULL;
}

int main()
{
    int server_len, remote_len;
    pthread_t tid[10];

    int err, sd;
    int i=0;


    sd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    if(sd == -1)
    {
        printf("create socket failed, errno is %d\n", errno);
        return;
    }


    server_ip.sin_family = AF_INET;
    server_ip.sin_port = htons(5678);
    server_ip.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
    memset(server_ip.sin_zero, 0, 8);


    err = bind(sd, (struct sockaddr *)(&server_ip), sizeof(struct sockaddr));
    if(err == -1)
    {
        printf("bind error, errno is %d\n", errno);
        close(sd);
        return;
    }


    err = listen(sd, MAX_LISTEN);
    if(err == -1)
    {
        printf("listen error , errno is %d\n", errno);
        close(sd);
        return;
    }

    remote_len = sizeof(struct sockaddr);

    while(1)
    {
        ad[i] = accept(sd, (struct sockaddr *)(&remote_ip), &remote_len);
        if(ad[i] == -1)
        {
            printf("accept error, errno is %d \n", errno);
            close(sd);
            return;
        }

        err = pthread_create(&tid[i], NULL, thread_fun, (void *)i);
        if(err != 0)
        {
            printf("create new thread failed\n");
            close(ad[i]);
        }
        i++;

    }
    close(sd);

    return 0;
}