【Linux C | 网络编程】进程池小文件传输的实现详解（二）

上一篇实现了一个最基本的进程池：客户端读取标准输入，发送给服务端，服务端回复一个相同的内容。

【Linux C | 网络编程】简易进程池的实现详解（一）

这篇内容在上篇进程池的基础上实现小文件的传输。

文件传输的本质实现上和 cp 命令的原理是一样：应用程序需要打开源文件并且进行读取，然后将读取得到的内容写入到目标文件当中。如果是远程上传/ 下载文件，则需要将前述流程分解成两个应用程序，应用程序之间使用网络传输数据。

1.文件传输流程

服务端的处理流程

监听客户端请求：
- 服务端创建监听套接字，等待客户端连接请求。
- 当有客户端请求连接时，服务端通过accept函数接收连接，得到一个用于通信的套接字文件描述符（peerfd）。
分配任务给子进程：
- 父进程将客户端的连接分配给一个空闲的子进程，并通过进程间通信的管道传递文件描述符。
读取文件内容：
- 子进程接收到任务后，从管道中获取文件描述符（peerfd）。
- 子进程打开需要传输的文件，并读取文件内容，将其存入发送缓冲区（sendBuf）。
发送文件名和文件内容：
- 子进程首先通过网络套接字发送文件名到客户端。
- 然后，子进程将文件内容通过网络套接字发送到客户端。
任务完成通知：
- 文件传输完成后，子进程关闭客户端的文件描述符，并通过管道通知父进程自己已完成任务，可以接受新的任务。

客户端的处理流程

发送请求：
- 客户端向服务端发送连接请求，请求下载特定的文件。
接收文件名和文件内容：
- 客户端接收到服务端的响应后，首先读取传输过来的文件名。
- 然后，客户端接收文件内容，并将内容存入接收缓冲区（receiveBuf）。
写入本地文件：
- 客户端将接收缓冲区中的文件内容写入本地文件系统，完成文件下载。

2.小文件的传输

所谓的小文件，就是指单次 send 和 recv 就能发送 / 接收完成的文件。如果一端要把文件发送给另一端，要发送两个部分的数据：其一是文件名，用于对端创建文件；另一个部分是文件内容。

假设是客户端将文件上传到服务端，一种简单的实现方法是这样的：

//客户端
//...
send(sockFd,filename,strlen(filename),0);
ret = read(fd,buf,sizeof(buf))
send(sockFd,buf,ret,0);
//...
//服务端
//...
recv(netFd,filename,sizeof(filename),0);
int fd = open(filename,O_RDONLY|O_CREAT,0666);
ret = recv(netFd,buf,sizeof(buf),0);
write(fd,buf,ret);
//...

但是这种写法会引入一个非常严重的问题，服务端在接收文件名，实际上并不知道有多长，所以它会试图把网络缓冲区的所有内容都读取出来，但是 send 底层基于的协议是 TCP 协议 —— 这是一种流式协议。这样的情况下，服务端没办法区分到底是哪些部分是文件名而哪些部分是文件内容。完全可能会出现服务端把文件名和文件内容混杂在一起的情况，这种就是江湖中所谓的" 粘包 " 问题。

TCP的“粘包”问题详解可以看我这篇内容：

TCP粘包问题详解和解决方案【C语言】

所以接下要我们要做的事情是在应用层上构建一个私有协议，这个协议的目的是规定 TCP 发送和接收的实际长度从而确定单个消息的边界。目前这个协议非常简单，可以把它看成是一个小火车，包括一个火车头和一个火车车厢。火车头里面存储一个整型数字，描述了火车车厢的长度，而火车车厢才是真正承载数据的部分。

一个完整的文件表示：

typedef struct train_s{int size;                //火车头：记录数据长度char buf[1000];          //车厢：记录数据本身
} train_t;

示例代码：

//transfer.c
#include "process_pool.h"#define FILENAME "small_file.txt"int transferFile(int peerfd)
{//读取本地文件int fd = open(FILENAME, O_RDONLY);ERROR_CHECK(fd, -1, "open");char buff[100] = {0};int filelength = read(fd, buff, sizeof(buff));ERROR_CHECK(filelength, -1, "read");//进行发送操作//1. 发送文件名train_t t;memset(&t, 0, sizeof(t));t.len = strlen(FILENAME);strcpy(t.buf, FILENAME);send(peerfd, &t, 4 + t.len, 0);//2. 再发送文件内容memset(&t, 0, sizeof(t));t.len = filelength;strncpy(t.buf, buff, t.len);send(peerfd, &t, 4 + t.len, 0);return 0;
}

//客户端代码： client-smallfile.c
#include <func.h>int main()
{//创建客户端的套接字int clientfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);ERROR_CHECK(clientfd, -1, "socket");struct sockaddr_in serveraddr;memset(&serveraddr, 0, sizeof(serveraddr));//指定使用的是IPv4的地址类型 AF_INETserveraddr.sin_family = AF_INET;serveraddr.sin_port = htons(8080);serveraddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");//连接服务器int ret = connect(clientfd, (struct sockaddr*)&serveraddr, sizeof(serveraddr));ERROR_CHECK(ret, -1, "connect");printf("connect success.\n");//进行文件的接收//1. 先接收文件的名字//1.1 先接收文件名的长度int length = 0;ret = recv(clientfd, &length, sizeof(length), 0);printf("filename length: %d\n", length);//1.2 再接收文件名本身char buff[100] = {0};ret = recv(clientfd, buff, length, 0);printf("1 recv ret: %d\n", ret);int fd = open(buff, O_CREAT|O_RDWR, 0644);ERROR_CHECK(fd, -1, "open");//2. 再接收文件的内容//2.1 先接收文件内容的长度ret = recv(clientfd, &length, sizeof(length), 0);printf("fileconent length: %d\n", length);//2.2 再接收文件内容本身memset(buff, 0, sizeof(buff));ret = recv(clientfd, buff, length, 0);printf("2 recv ret: %d\n", ret);write(fd, buff, ret);close(fd);close(clientfd);return 0;
}

在头文件增加函数声明，子进程执行任务函数加入发送文件操作