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Socket网络编程--聊天程序(9)
这一节应该是聊天程序的最后一节了，现在回顾我们的聊天程序，看起来还有很多功能没有实现，但是不管怎么说，都还是不错的。这一节我们将讲多服务器问题(高大上的说法就是负载问题了。)至于聊天程序的文件发送(也即二进制文件发送例如图片)和单点登陆(就是多加一个数组fd_L[],用来记录是否已经登陆过了。)，这些问题就不讨论了。
支持多服务器实现负载问题的聊天程序
今天才知道原来我们一直使用的select来处理IO多路复用的这个函数最多只能有1024个连接，因为内部实现里面的数组就是只有1024，多了不行。什么？一个准备上万人用的聊天程序就只能1000个人？怎么可能，作为强大的服务器，肯定还有其他可以解决的办法，系统提供了一个poll和epoll等函数用来处理这个问题。还有一种办法就是创建多进程或多线程，不同的进程和线程中用一个select，就可以实现1024个以上的连接。所以只要判断conn_amount的个数如果大于1024那么就创建一个进程(线程)来继续接收更多的连接。
可是我们今天要实现的是多个服务器，其原理跟多进程是一样的。
程序的运行是这样的。server2和server3到Server1中注册，表示对应的服务器可以使用，然后就是各个客户端了，首先Client1发送请求通讯连接到Server1，然后由Server1发送一个可以使用的服务器(Server2或Server3)IP地址和端口给Client1，再然后由Client1向获取到的IP和端口的服务器发送连接请求。假如是连接到Server2，就可以建立通讯了。同理Client2，3，4，5都是这样建立到Server2，Server3的连接。这样5个客户端就可以分发到两个服务器了。至于分配的方法，就可以自己定义了，可以是随机分配，或者存到数据库中，如果是存到数据库中的话，那么是不是很像群功能呢？而且群里的人还是固定的。如果像上图，如何使Client1和Client4进行通讯的呢？可以判断Client是否在Server2中，如果不在就由Server2对数据转发到Server3，再由Server3发送到Client4。这样就可以了。
不过我们这一节就没有完成那么多的功能，只是实现Client1间接链接到Server2，Client3间接连接到Server2，然后让Client1与Client3通讯。其他的服务器之间通讯就不实现了。
好了废话不多说，代码走起。
client.c 代码修改如下
... 15 struct user 16 { ...
19 }; 20 21 /*下面增加多服务器代码*/ 22 struct Addr 23 { 24 char host[64]; 25 int port; 26 }; 27 28 int query_addr(struct Addr *paddr,char *phost,int port) 29 { 30 int sockfd; 31 struct Addr addr; 32 struct hostent * host; 33 struct sockaddr_in servAddr; 34 int size; 35 host=gethostbyname(phost); 36 if(host==NULL) 37 { 38 perror("host 为空"); 39 exit(-1); 40 } 41 42 if((sockfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0))==-1) 43 { 44 perror("socket 失败"); 45 } 46 47 servAddr.sin_family=AF_INET; 48 servAddr.sin_port=htons(port); 49 servAddr.sin_addr=*((struct in_addr *)host->h_addr); 50 bzero(&(servAddr.sin_zero),8); 51 52 if(connect(sockfd,(struct sockaddr *)&servAddr,sizeof(struct sockaddr_in))==-1) 53 { 54 perror("connect 失败"); 55 exit(-1); 56 } 57 memset(paddr,0,sizeof(struct Addr)); 58 size=recv(sockfd,(char *)paddr,sizeof(struct Addr),0); 59 60 return 0; 61 } 62 63 int main(int argc,char *argv[]) 64 { ...
74 struct Addr addr; 75 76 77 if(argc != 5) 78 { 79 perror("use: ./client [hostname] [prot] [username] [password]"); 80 exit(-1); 81 } 82 query_addr(&addr,argv[1],atoi(argv[2])); 83 printf("从服务器获取到的IP:%s\n\t\t端口:%d\n",addr.host,addr.port); 84 strcpy(use.name,argv[3]); 85 strcpy(use.pwd,argv[4]); 86 87 host=gethostbyname(addr.host); ...104 servAddr.sin_family=AF_INET;105 servAddr.sin_port=htons(addr.port);106 servAddr.sin_addr=*((struct in_addr *)host->h_addr);107 //servAddr.sin_addr.s_addr=inet_addr("127.0.0.1");108 bzero(&(servAddr.sin_zero),8);109 110 /*connect the socket*/ ... ...168 close(sockfd);169 //kill(0,SIGKILL);//0表示同一进程组的进程170 171 return 0;172 }
这次增加了一个结构体Addr用来保存服务器的IP地址和端口号的。命令行参数填写的是super-server的IP地址和端口。然后调用query_addr函数，获取从super-server返回来的当前可用的服务器的IP地址和端口。然后在进行通讯。
增加一个super-server.c文件
1 #include <stdio.h> 2 #include <stdlib.h> 3 #include <errno.h> 4 #include <string.h> 5 #include <netdb.h> 6 #include <sys/types.h> 7 #include <sys/socket.h> 8 #include <sys/time.h> 9 #include <sys/un.h> 10 #include <sys/ioctl.h> 11 #include <sys/wait.h> 12 #include <sys/select.h> 13 #include <netinet/in.h> 14 #include <arpa/inet.h> 15 #include <unistd.h> 16 #include <time.h> 17 18 19 #define SERVER_PORT 12138 20 #define BACKLOG 20 21 #define MAX_CON_NO 10 22 #define MAX_DATA_SIZE 4096 23 24 #define MAX_ADDR 64 25 struct Addr 26 { 27 char host[64]; 28 int port; 29 }; 30 31 struct AddrList //保存所有可用的服务器IP地址和端口，flag表示该地址是否可用，因为服务器可能中途断开了。 32 { 33 int flag; 34 struct Addr addr; 35 }; 36 37 38 int main(int argc,char *argv[]) 39 { 40 struct sockaddr_in clientSockaddr; 41 int clientfd; 42 char sendBuf[MAX_DATA_SIZE]; 43 int sendSize; 44 int sockfd; 45 int on; 46 int sinSize; 47 struct Addr addr; 48 struct AddrList addrlist[MAX_ADDR]; 49 int addrlist_count=0; 50 int i,ilist; 51 52 memset(addrlist,0,sizeof(addrlist)); 53 54 if((sockfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0))==-1) 55 { 56 perror("创建socket失败"); 57 exit(-1); 58 } 59 60 clientSockaddr.sin_family=AF_INET; 61 clientSockaddr.sin_port=htons(SERVER_PORT); //super-server默认使用12138作为服务端口 62 clientSockaddr.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY); 63 bzero(&(clientSockaddr.sin_zero),8); 64 65 setsockopt(sockfd,SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,&on,sizeof(on)); 66 67 if(bind(sockfd,(struct sockaddr *)&clientSockaddr,sizeof(struct sockaddr))==-1) 68 { 69 perror("bind 失败"); 70 exit(-1); 71 } 72 73 //backlog是积压值，对于TCP，通常建立连接时，会有3/4次握手的过程，一个client连接在完成了建立连接的握手过程，而还没有被应用层（应用程序）所响应时，这个连接被置于backlog队列中。当达到backlog队列以满时，client的连接请求会返回超时的错误。 74 if(listen(sockfd,5)==-1) 75 { 76 perror("listen 失败"); 77 exit(-1); 78 } 79 80 sinSize=sizeof(clientSockaddr); 81 82 for(i=0;i<MAX_ADDR;i++) 83 { 84 addrlist[i].flag=0; 85 } 86 87 for(i=0;i<2;i++)//这里先固定成两个，可以修改成select然后实现动态增加服务器和减少服务器 88 { 89 //加入进来的服务器server 90 if((clientfd=accept(sockfd,(struct sockaddr *)&clientSockaddr,&sinSize))==-1) 91 { 92 perror("accept 失败"); 93 exit(-1); 94 } 95 96 if((sendSize=recv(clientfd,(char *)&addr,sizeof(struct Addr),0))!=sizeof(struct Addr)) 97 { 98 perror("send 失败"); 99 exit(-1);100 }101 printf("server发过来的地址 %s:%d\n",addr.host,addr.port);102 addrlist[i].flag=1;103 strcpy(addrlist[i].addr.host,addr.host);//保存服务器ip/端口信息到super-server中104 addrlist[i].addr.port=addr.port;105 close(clientfd);106 }107 /*108 addrlist[0].flag=1;109 addrlist[1].flag=1;110 strcpy(addrlist[0].addr.host,"localhost");111 strcpy(addrlist[1].addr.host,"localhost");112 addrlist[0].addr.port=12137;113 addrlist[1].addr.port=12139;114 */115 116 ilist=0;117 i=0;118 while(1)119 {120 /*分配域名/IP和端口*//*分配的方法是轮询*/121 i=ilist+1;122 while(i<MAX_ADDR)123 {124 if(addrlist[i].flag!=0)125 {126 ilist=i;127 break;128 }129 i++;130 i=i%MAX_ADDR;131 }132 133 strcpy(addr.host,addrlist[ilist].addr.host);134 addr.port=addrlist[ilist].addr.port;135 printf("发送给客户端的id=%d 域名/IP:%s port:%d \n",ilist,addr.host,addr.port);136 137 if((clientfd=accept(sockfd,(struct sockaddr *)&clientSockaddr,&sinSize))==-1)138 {139 perror("accept 失败");140 exit(-1);141 }142 143 if((sendSize=send(clientfd,(char *)&addr,sizeof(struct Addr),0))!=sizeof(struct Addr))144 {145 perror("send 失败");146 exit(-1);147 }148 close(clientfd);149 }150 151 return 0;152 }
在第87行处是使用固定两台服务器server的，这个可以修改成select或poll等进行复用，实时监听是否有新的服务器server到来或者有服务器离开。这个select版本我就不写了，看了之前的博客内容就应该会写，如果还不会那就等Socket网络编程系列的另外一个程序了，由于程序代码越来越多，调试起来比较麻烦，讲解也不太好讲解，所以就准备出新的系列了。还希望多支持啊!╮(╯3╰)╭
第120行处，采用的分配服务器的方法是轮询。依靠生成环境的不同这里可以进行修改，比如是随机分配，依靠数据库用户表中的数据选择指定的服务器进行登陆(这个像不像玩游戏时那个分区啊，什么电信一区，网通二区。就是根据数据库判断的)。还有根据用户的IP获取用户所在的城市，然后进行服务器的分配的，以获得最佳连通效果。QQ群等等什么的都是差不多这样吧。我猜的！
最后一个代码是server.c
... 25 struct user 26 { ...
29 }; 30 31 int MAX(int a,int b) 32 { ...
36 } 37 38 void print_time(char * ch,time_t *now) 39 { ...
43 } 44 45 46 int mysql_check_login(struct user su) 47 { ...
91 return 0; 92 } 93 94 //根据用户名返回该用户名在fd_A中的位置 95 //fd=-1,表示没有该用户 //fd>0 正常返回 96 int fd_ctoa(char fd_C[][32],char *ch) 97 { ...
109 }110 111 /*下面部分是多服务器增加的代码*/112 struct Addr113 {114 char host[64];115 int port;116 };117 118 int server_register(char *super_server_host,int super_server_port,struct Addr addr)119 {120 int sockfd;121 struct hostent * host;122 struct sockaddr_in servAddr;123 int size;124 host=gethostbyname(super_server_host);125 if(host==NULL)126 {127 perror("host 为空");128 exit(-1);129 }130 131 if((sockfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0))==-1)132 {133 perror("socket 失败");134 }135 136 servAddr.sin_family=AF_INET;137 servAddr.sin_port=htons(super_server_port);138 servAddr.sin_addr=*((struct in_addr *)host->h_addr);139 bzero(&(servAddr.sin_zero),8);140 141 if(connect(sockfd,(struct sockaddr *)&servAddr,sizeof(struct sockaddr_in))==-1)142 {143 perror("connect 失败");144 exit(-1);145 }146 147 size=send(sockfd,(char *)&addr,sizeof(struct Addr),0);//传一个Addr信息过去148 149 printf("连接到超级主机 %s:%d 上，本地打开地址 %s:%d\n",super_server_host,super_server_port,addr.host,addr.port);150 151 return 0;152 }153 154 155 156 int main(int argc,char *argv[])157 { ...
177 struct Addr addr;178 179 180 if(argc != 5)181 {182 printf("usage: ./server [super-server host] [super-server port] [local_host] [local port]\n");183 exit(1);184 }185 strcpy(addr.host,argv[3]);//本机的IP或域名186 addr.port=atoi(argv[4]);//本机的端口187 server_register(argv[1],atoi(argv[2]),addr);//向super-server发送IP和端口，告诉super-server如果有client来连接，那就请把我的地址告诉它，让它来连接我。188 ...197 /*init sockaddr_in*/198 serverSockaddr.sin_family=AF_INET;199 serverSockaddr.sin_port=htons(atoi(argv[4]));//改一下端口200 serverSockaddr.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY);201 bzero(&(serverSockaddr.sin_zero),8);202 203 setsockopt(sockfd,SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,&on,sizeof(on)); ... 234 while(1)235 {236 FD_ZERO(&servfd);//清空所有server的fd237 FD_ZERO(&recvfd);//清空所有client的fd238 FD_SET(sockfd,&servfd);239 //timeout.tv_sec=30;//可以减少判断的次数240 switch(select(max_servfd+1,&servfd,NULL,NULL,&timeout))241 { ...
289 }290 //FD_COPY(recvfd,servfd);291 for(i=0;i<MAX_CON_NO;i++)//最大队列进行判断，优化的话，可以使用链表292 { ...
297 }298 299 switch(select(max_recvfd+1,&recvfd,NULL,NULL,&timeout))300 { ... ...
408 }//end-switch409 }410 return 0;411 }
虽然我演示的时候所有的操作都是在一台机器上运行的。其实是可以多个机器同时协作运行的。修改185行处的IP就可以实现不同的机器了。
程序的makefile
1 main:2 gcc client.c -o client3 gcc server.c `mysql_config --cflags --libs` -o server4 gcc super-server.c -o super-server
(No picture say a JB)接下来是程序运行时的截图。由于程序运行过程有点复杂，我们一步一步来。
首先，运行super-server ，运行的命令是 ./super-server 默认打开的是12138这个端口进行监听，用于处理服务器和客户端的连接问题。
然后就运行两个server程序，运行的命令分别是
./server localhost 12138 localhost 11111./server localhost 12138 localhost 22222
打开两个终端，分别输入，表示连接超级服务器super-server的12138端口，并且自己的服务器使用11111和22222进行监听。
运行后三者的截图如下
这样就两个服务器启动了，接下来是启动三个客户端，这样就能保证有两个是在同一个服务器中了，三者的运行命令分别如下
./client loclhost 12138 user1 123456./client loclhost 12138 user2 123456./client loclhost 12138 user3 123456
表示连接到超级服务器super-server的12138服务端口，使用用户名密码验证。运行后截图如下
从上图可以看到user1和user3是被分配到同一个服务器中去的。超级服务器中也实现了轮询的效果了。
最后一步了，就是看看以前写的聊天功能还在不在了
嗯，好了，由于client1和client3是在同一个服务器上，所以进行通讯是没有问题的，但是client2不在同一个服务器中，就通讯不了了。实现不同服务器上用户的通讯也不是很难，就是在服务器上增加一个服务器之间的转发功能就可以了。还有一个问题就是程序中为了方便，有很多地方没有进行合法性的判断，而且还有很多很多的BUG。
小结：经过9天，实现了一个小小的聊天程序，有群聊功能，私聊功能，用户验证功能，指令系统功能，数据库连接问题，服务器负载问题。虽然内容没有什么高大上，但是对于一个初学者来说，想想就有点小激动。
本系列Socket网络编程--聊天程序所有章节传送门如下:
Socket网络编程--聊天程序(1) http://www.cnblogs.com/wunaozai/p/3870156.html
Socket网络编程--聊天程序(2) http://www.cnblogs.com/wunaozai/p/3870194.html
Socket网络编程--聊天程序(3) http://www.cnblogs.com/wunaozai/p/3870258.html
Socket网络编程--聊天程序(4) http://www.cnblogs.com/wunaozai/p/3870338.html
Socket网络编程--聊天程序(5) http://www.cnblogs.com/wunaozai/p/3871563.html
Socket网络编程--聊天程序(6) http://www.cnblogs.com/wunaozai/p/3875506.html
Socket网络编程--聊天程序(7) http://www.cnblogs.com/wunaozai/p/3876134.html
Socket网络编程--聊天程序(8) http://www.cnblogs.com/wunaozai/p/3878374.html
Socket网络编程--聊天程序(9) http://www.cnblogs.com/wunaozai/p/3880462.html
所有开发过程中的代码: http://files.cnblogs.com/wunaozai/Socket-Chat.zip
因为每一个版本都是上一个版本的修改版，在学习的过程中，如果想知道这一小节增加了什么内容，可以用 vimdiff file1 file2 比较两个文件，就知道修改了哪些内容。