使用C/C++(GCC/G ++)在Linux中使用套接字编程发送和接收文件

Question

我想使用能够发送和接收文件的套接字和C/C++语言实现在Linux上运行的客户端 - 服务器体系结构.是否有任何库使这项任务变得简单？有人可以提供一个例子吗？

Answer 1

最便携的解决方案是以块的形式读取文件,然后在循环中将数据写入套接字(同样,在接收文件时反过来).您将缓冲区分配read到该缓冲区,并write从该缓冲区分配到您的套接字中(您也可以使用send和recv,这是特定于套接字的写入和读取数据的方式).大纲看起来像这样:

while (1) {
    // Read data into buffer.  We may not have enough to fill up buffer, so we
    // store how many bytes were actually read in bytes_read.
    int bytes_read = read(input_file, buffer, sizeof(buffer));
    if (bytes_read == 0) // We're done reading from the file
        break;

    if (bytes_read < 0) {
        // handle errors
    }

    // You need a loop for the write, because not all of the data may be written
    // in one call; write will return how many bytes were written. p keeps
    // track of where in the buffer we are, while we decrement bytes_read
    // to keep track of how many bytes are left to write.
    void *p = buffer;
    while (bytes_read > 0) {
        int bytes_written = write(output_socket, p, bytes_read);
        if (bytes_written <= 0) {
            // handle errors
        }
        bytes_read -= bytes_written;
        p += bytes_written;
    }
}

请务必阅读的文档read和write处理错误时小心翼翼,尤其是.一些错误代码意味着您应该再次尝试,例如只是使用continue语句再次循环,而其他错误代码意味着某些东西被破坏而您需要停止.

为了将文件发送到套接字,有一个系统调用,sendfile它可以满足你的需要.它告诉内核将文件从一个文件描述符发送到另一个文件描述符,然后内核可以处理其余的文件描述符.有一个警告,源文件描述符必须支持mmap(如,是一个实际的文件,而不是一个套接字),目标必须是一个套接字(所以你不能使用它来复制文件,或直接从一个文件发送数据)插座到另一个); 它旨在支持您描述的将文件发送到套接字的用法.但是,它对接收文件没有帮助; 你需要自己做循环.我不能告诉你为什么有一个sendfile电话,但没有类似的recvfile.

注意这sendfile是特定于Linux的; 它不能移植到其他系统.其他系统经常有自己的版本sendfile,但确切的界面可能会有所不同(FreeBSD,Mac OS X,Solaris).

在Linux 2.6.17中,引入了splice系统调用,从内部使用 2.6.23 实现.是一个比通用API更通用的API .为了更好地描述和,请参阅Linus自己的相当好的解释.他指出如何使用基本上就像上面的循环,使用和,除了缓冲区在内核中,因此数据不必在内核和用户空间之间传输,或者甚至可能不会通过CPU (称为"零拷贝I/O").sendfilesplicesendfilespliceteesplicereadwrite

Answer 2

做一个man 2 sendfile.您只需要在服务器上的客户端和目标文件上打开源文件,然后调用sendfile,内核将切断并移动数据.

Answer 3

最小的可运行POSIX示例

用法:

1. 在局域网上获得两台计算机

2. 在服务器计算机上:

   1. 查找服务器本地IP read,例如write

   2. 跑:

      ./server output.tmp 12345
      

3. 在客户端计算机上:

   printf 'ab\ncd\n' > input.tmp
   ./client input.tmp 192.168.0.10 12345
   

4. 结果:ifconfig在包含的服务器计算机上创建文件192.168.0.10.

server.c

/*
Receive a file over a socket.

Saves it to output.tmp by default.

Interface:

    ./executable [<output_file> [<port>]]

Defaults:

- output_file: output.tmp
- port: 12345
*/

#define _XOPEN_SOURCE 700

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

#include <arpa/inet.h>
#include <fcntl.h>
#include <netdb.h> /* getprotobyname */
#include <netinet/in.h>
#include <sys/stat.h>
#include <sys/socket.h>
#include <unistd.h>

int main(int argc, char **argv) {
    char *file_path = "output.tmp";
    char buffer[BUFSIZ];
    char protoname[] = "tcp";
    int client_sockfd;
    int enable = 1;
    int filefd;
    int i;
    int server_sockfd;
    socklen_t client_len;
    ssize_t read_return;
    struct protoent *protoent;
    struct sockaddr_in client_address, server_address;
    unsigned short server_port = 12345u;

    if (argc > 1) {
        file_path = argv[1];
        if (argc > 2) {
            server_port = strtol(argv[2], NULL, 10);
        }
    }

    /* Create a socket and listen to it.. */
    protoent = getprotobyname(protoname);
    if (protoent == NULL) {
        perror("getprotobyname");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    server_sockfd = socket(
        AF_INET,
        SOCK_STREAM,
        protoent->p_proto
    );
    if (server_sockfd == -1) {
        perror("socket");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    if (setsockopt(server_sockfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &enable, sizeof(enable)) < 0) {
        perror("setsockopt(SO_REUSEADDR) failed");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    server_address.sin_family = AF_INET;
    server_address.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
    server_address.sin_port = htons(server_port);
    if (bind(
            server_sockfd,
            (struct sockaddr*)&server_address,
            sizeof(server_address)
        ) == -1
    ) {
        perror("bind");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    if (listen(server_sockfd, 5) == -1) {
        perror("listen");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    fprintf(stderr, "listening on port %d\n", server_port);

    while (1) {
        client_len = sizeof(client_address);
        puts("waiting for client");
        client_sockfd = accept(
            server_sockfd,
            (struct sockaddr*)&client_address,
            &client_len
        );
        filefd = open(file_path,
                O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC,
                S_IRUSR | S_IWUSR);
        if (filefd == -1) {
            perror("open");
            exit(EXIT_FAILURE);
        }
        do {
            read_return = read(client_sockfd, buffer, BUFSIZ);
            if (read_return == -1) {
                perror("read");
                exit(EXIT_FAILURE);
            }
            if (write(filefd, buffer, read_return) == -1) {
                perror("write");
                exit(EXIT_FAILURE);
            }
        } while (read_return > 0);
        close(filefd);
        close(client_sockfd);
    }
    return EXIT_SUCCESS;
}

client.c

/*
Send a file over a socket.

Interface:

    ./executable [<input_path> [<sever_hostname> [<port>]]]

Defaults:

- input_path: input.tmp
- server_hostname: 127.0.0.1
- port: 12345
*/

#define _XOPEN_SOURCE 700

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

#include <arpa/inet.h>
#include <fcntl.h>
#include <netdb.h> /* getprotobyname */
#include <netinet/in.h>
#include <sys/stat.h>
#include <sys/socket.h>
#include <unistd.h>

int main(int argc, char **argv) {
    char protoname[] = "tcp";
    struct protoent *protoent;
    char *file_path = "input.tmp";
    char *server_hostname = "127.0.0.1";
    char *server_reply = NULL;
    char *user_input = NULL;
    char buffer[BUFSIZ];
    in_addr_t in_addr;
    in_addr_t server_addr;
    int filefd;
    int sockfd;
    ssize_t i;
    ssize_t read_return;
    struct hostent *hostent;
    struct sockaddr_in sockaddr_in;
    unsigned short server_port = 12345;

    if (argc > 1) {
        file_path = argv[1];
        if (argc > 2) {
            server_hostname = argv[2];
            if (argc > 3) {
                server_port = strtol(argv[3], NULL, 10);
            }
        }
    }

    filefd = open(file_path, O_RDONLY);
    if (filefd == -1) {
        perror("open");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    /* Get socket. */
    protoent = getprotobyname(protoname);
    if (protoent == NULL) {
        perror("getprotobyname");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, protoent->p_proto);
    if (sockfd == -1) {
        perror("socket");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    /* Prepare sockaddr_in. */
    hostent = gethostbyname(server_hostname);
    if (hostent == NULL) {
        fprintf(stderr, "error: gethostbyname(\"%s\")\n", server_hostname);
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    in_addr = inet_addr(inet_ntoa(*(struct in_addr*)*(hostent->h_addr_list)));
    if (in_addr == (in_addr_t)-1) {
        fprintf(stderr, "error: inet_addr(\"%s\")\n", *(hostent->h_addr_list));
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    sockaddr_in.sin_addr.s_addr = in_addr;
    sockaddr_in.sin_family = AF_INET;
    sockaddr_in.sin_port = htons(server_port);
    /* Do the actual connection. */
    if (connect(sockfd, (struct sockaddr*)&sockaddr_in, sizeof(sockaddr_in)) == -1) {
        perror("connect");
        return EXIT_FAILURE;
    }

    while (1) {
        read_return = read(filefd, buffer, BUFSIZ);
        if (read_return == 0)
            break;
        if (read_return == -1) {
            perror("read");
            exit(EXIT_FAILURE);
        }
        /* TODO use write loop: https://stackoverflow.com/questions/24259640/writing-a-full-buffer-using-write-system-call */
        if (write(sockfd, buffer, read_return) == -1) {
            perror("write");
            exit(EXIT_FAILURE);
        }
    }
    free(user_input);
    free(server_reply);
    close(filefd);
    exit(EXIT_SUCCESS);
}

进一步评论

可能的改进:

• 目前output.tmp每次发送都会被覆盖.

  这需要创建一个简单的协议,允许传递文件名,以便可以上传多个文件,例如:文件名到第一个换行符,最大文件名为256个字符,其余的直到套接字关闭为内容.当然,这需要卫生设施以避免路径横向漏洞.

  或者,我们可以创建一个哈希文件的服务器来查找文件名,并保留从原始路径到磁盘上的哈希(在数据库上)的映射.

• 一次只能连接一个客户端.

  如果存在连接持续很长时间的慢速客户端,则这是特别有害的:慢速连接会使所有人停止运行.

  解决这个问题的一种方法是为每个进程分配一个进程/线程'ab\ncd\n',立即再次开始侦听,并对文件使用文件锁同步.

• 添加超时,如果时间过长则关闭客户端.否则,做一个DoS会很容易.

  output.tmp或者accept是一些选项:如何在读取函数调用中实现超时？

这个例子在GitHub上.

在Ubuntu 15.10上测试过.

Answer 4

这个文件将为您提供一个很好的sendfile例子:http://tldp.org/LDP/LGNET/91/misc/tranter/server.c.txt