项目_Linux_网络编程_私人云盘

概述

项目功能总述：

该项目使用TCP进行通信，实现文件的上传和下载。云盘的文件同步有手动同步、实时同步、定时同步这三种。本项目主要实现的是手动同步的功能，重点训练在如何使用TCP进行文件传输。

选择TCP的原因：

文件的传输需要可靠，因此选择TCP传输。

项目中需要解决的问题：

• 文件如何上传和下载
• 文件大小不确定如何处理
• 文件个数不确定如何处理
• 如何获取文件事件来实现实时同步
• 如何使用定时器和守护进程来实现定时同步

传输文件时要解决的关键问题：

• 如何处理文件路径，从而使得创建新文件的路径名正确
• 如何处理TCP连包问题，封包拆包的自定义协议如何设定

编写Makefile

makefile编写整体思路：

该makefile的编写参考博文"8.Linux_Makefile" - "8、makefile编写技巧" - "8.3 分文件处理"。博文连接如下：8.Linux_Makefile-优快云博客

文件创建： 

创建一个文件夹linux_test，在该文件夹下创建 "src、inc、obj目录"、"makefile文件"、"test.c文件"

在src文件中也创建一个 "makefile文件"

主目录下的makefile代码如下：

SRCDIR = $(shell pwd)/src
INCDIR = $(shell pwd)/inc
OBJDIR = $(shell pwd)/obj
SRC = $(wildcard $(SRCDIR)/*.c)
OBJ = $(patsubst %.c,$(OBJDIR)/%.o,$(notdir $(SRC)))
MAIN_SRCDIR = $(shell pwd)
SERVER_SRC = $(wildcard $(MAIN_SRCDIR)/server.c)
CLIENT_SRC = $(wildcard $(MAIN_SRCDIR)/client.c)
SERVER_OBJ = $(patsubst %.c,$(OBJDIR)/%.o,$(notdir $(SERVER_SRC)))
CLIENT_OBJ = $(patsubst %.c,$(OBJDIR)/%.o,$(notdir $(CLIENT_SRC)))
CC = gcc
CFLAGS = -c -g -Wall -I $(INCDIR)
export OBJ OBJDIR CC CFLAGS 

all:debug $(SRCDIR) $(SERVER_OBJ) $(CLIENT_OBJ) server client
debug:
#	@echo "OBJDIR = $(OBJDIR)"
#	@echo "TEST_OBJ = $(TEST_OBJ)"
#调用其他makefile进行编译、汇编
$(SRCDIR):echo
	@make -C $@
echo:
	@echo "make start"
#编译、汇编server.c client.c 文件
$(SERVER_OBJ):server.c
	@$(CC) $(CFLAGS) $^ -o $@
$(CLIENT_OBJ):client.c
	@$(CC) $(CFLAGS) $^ -o $@
#链接全部.o生成可执行文件server client
server:$(OBJ) $(SERVER_OBJ)
	@$(CC) $^ -o server 
client:$(OBJ) $(CLIENT_OBJ)
	@$(CC) $^ -o client

.PHONY:clean
clean:
	rm ./obj/*

src目录下的makefile代码如下：

all:debug $(OBJ)
debug:
#	@echo "OBJ = $(OBJ)"
#	@echo "OBJDIR = $(OBJDIR)"
$(OBJDIR)/%.o:%.c
	@$(CC) $(CFLAGS) $^ -o $@

TCP通信功能实现 

下面内容是以多进程并发形式编写服务端与客户端的代码，主要目的是实现通信的框架，使得双方可以进行通信。

 概述：

网络相关的代码封装在my_net.c、my_net.h中。

基本功能就是实现服务器与客户端可以相互通信。这里先使用单线程的方式进行框架的搭建。

具体实现逻辑见博文"13.1 Linux_网络编程_TCP/UDP" - "TCP" - "并发" - "多进程" 博文连接如下：

13.1 Linux_网络编程_TCP/UDP-优快云博客

基本功能的my_net.h函数总览：

#ifndef __MY_NET_H
#define __MY_NET_H

#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <unistd.h>
#include <signal.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>

#define BACKLOG 5 	//最大接入客户端数量

//TCP Server
int Socket_TcpServerInit(int argc,char** argv);
int Socket_TcpServerAccept(int fd);
//TCP Client
int Socket_TcpClientInit(int argc,char** argv);
//通用
ssize_t Socket_Read(int fd, void *buf, size_t count);
ssize_t Socket_Write(int fd, void *buf, size_t count);
//多进程并发
void Set_SIGCHLD(void);
void SIGCHLD_Handler(int sig);

#endif

1、服务端

1、初始化socket服务器

该函数实现了创建IPv4的TCPsocket、地址快速复用、绑定端口号、监听客户端的功能。

/*
 * socket_init: 初始化socket服务器
 * @param argc: main中的argc
 * @param argv: main中的argv
 * @ret 创建的socket文件描述符,如果失败会自动退出进程,该值不需要判断有效性
 * */
int Socket_TcpServerInit(int argc,char** argv){
	int fd;
	struct sockaddr_in addr;
	//参数有效性判断
	if(argc != 3){
		printf("param err\n");
		printf("%s<ip><port>\n",argv[0]);
		exit(-1);
	}
	printf("server ip = %s\n",argv[1]);
	printf("server port = %s\n",argv[2]);
	//1.创建socket
	if((fd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0))<0){//IPv4,TCP协议
		perror("socket");
		exit(-1);
	}
	//地址快速重用
	int flag=1,len=sizeof(int);
	if(setsockopt(fd,SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,&flag,len) == -1){
		perror("setsockopt");
		exit(-1);
	}
	//2.绑定IP、端口号
	addr.sin_family = AF_INET;    				  //IPv4
	addr.sin_port = htons(atoi(argv[2])); 		  //端口号,要转化为大端子节序
	addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(argv[1]);    //IP地址:0表示在本网络上的本主机,即:自己
	if(bind(fd,(struct sockaddr*)&addr,sizeof(struct sockaddr_in)) == -1){
		perror("bind");
		exit(-1);
	}
	//3.监听socket
	if(listen(fd,BACKLOG) == -1){ 	//允许最多接入5个客户端
		perror("listen");
		exit(-1);
	}
	return fd;
}

 2、优化的accept函数

这个函数主要功能还是accept，但是封装了一些错误处理和接入客户端信息打印的操作。

/*
 * Socket_TcpServerAccept: 优化的accept函数
 * @param fd: 服务器的socket文件描述符
 * @ret: 接入的客户端的socket文件描述符,如果失败会自动退出进程,该值不需要判断有效性
 * */
int Socket_TcpServerAccept(int fd){
	int newfd;
	struct sockaddr_in newAddr;
	socklen_t newAddrlen;
	do{
		//printf("Debug:again accept\n");
		newfd = accept(fd,(struct sockaddr*)&newAddr,&newAddrlen);
	}while(newfd < 0 && errno == EINTR);//如果是信号中断导致的错误,则重新执行accept
	if(newfd < 0){
		perror("accept");
		exit(-1);
	}else{
		printf("[%s,%d]connect,fd=%d\n",inet_ntoa(newAddr.sin_addr),ntohs(newAddr.sin_port),newfd);
	}
	return newfd;
}

2、客户端

 1、初始化socket客户端

该函数实现了创建IPv4的TCPsocket、设置要连接服务器的信息、连接服务器的操作

/*
 * Socket_TcpClientInit: 初始化socket客户端
 * @param argc: main中的argc
 * @param argv: main中的argv
 * @ret 创建的socket文件描述符,如果失败会自动退出进程,该值不需要判断有效性
 * */
int Socket_TcpClientInit(int argc,char** argv){
	int fd;
	struct sockaddr_in addr;
	//参数有效性判断
	if(argc != 3){
		printf("param err\n");
		printf("%s<ip><port>\n",argv[0]);
		exit(-1);
	}
	printf("connect server ip = %s\n",argv[1]);
	printf("connect server port = %s\n",argv[2]);
	//1.创建socket
	if((fd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0))<0){//IPv4,TCP协议
		perror("socket");
		exit(-1);
	}
	//2.设置链接服务器的IP、端口号
	addr.sin_family = AF_INET;    				  //IPv4
	addr.sin_port = htons(atoi(argv[2])); 		  //端口号,要转化为大端子节序
	addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(argv[1]);    //IP地址:0表示在本网络上的本主机,即:自己
	//3.链接服务器
	if(connect(fd,(struct sockaddr*)&addr,sizeof(struct sockaddr_in)) == -1){
		perror("connect");
		exit(-1);
	}
	return fd;
}

3、通用读/写 

1、优化的read函数

该函数主要功能还是read，但封装了一些错误处理、读前清空缓冲区、自动回收退出的客户端资源的操作。

/*
 * Socket_Read: 优化的read函数
 * @param: 参数含义与read一样
 * @ret: 返回值含义与read一样,如果失败会自动退出进程,该值不需要判断有效性
 * */
ssize_t Socket_Read(int fd, void *buf, size_t count){
	
	ssize_t	read_num;
	//读取数据
	do{
		//printf("Debug:again read\n");
		//清空缓冲区
		memset(buf,0,count);
		read_num = read(fd,buf,count);
	}while(read_num < 0 && errno == EINTR);//如果是信号中断导致的错误,则重新执行read
	if(read_num < 0){
		perror("read");
		exit(-1);
	}else if(read_num == 0){
		printf("Debug:read_num = 0,close fd=%d\n",fd);
		close(fd);
	}
	return read_num;
}

2、 优化的write函数

该函数主要功能还是write，但封装了一些错误处理、自动回收退出的客户端资源的操作。

/*
 * Socket_W