如何在 C 中处理 TCP 客户端断开连接

Question

我正在尝试编写一个将串行数据流式传输到客户端的基本 TCP 服务器。服务器将连接到串行设备，从该设备读取数据，然后将其作为字节流传输给客户端。写TCP服务器没问题。问题是当客户端断开连接时服务器会崩溃。在其他语言中，例如 Python，我可以简单地将 write() 语句包装在 try-catch 块中。程序将尝试写入套接字，但如果客户端已断开连接，则会引发异常。在另一个项目中，这段代码 sn-p 为我工作：

try:
  client_socket.send(bytes(buf, encoding='utf8'))
except Exception as e:
  logger.info("Client disconnected: %s", client_id)

我可以在我的 C 代码中处理客户端断开连接，但只能通过首先从套接字读取并检查读取是否等于 0。如果是，那么我的客户端已断开连接，我可以照常进行。这个解决方案的问题是我的客户端在每次写入后都必须 ping 回服务器，这不太理想。

有谁知道如何在 C 中优雅地处理 TCP 客户端断开连接？我的示例代码如下所示。谢谢！

// Define a TCP socket
int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

// Allow for the backlog of 100 connections to the socket  
int backlog = 100;  

// Supply a port to bind the TCP server to
short port = 9527;

// Set up server attributes
struct sockaddr_in servaddr;  
servaddr.sin_family = AF_INET;  
servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);  
servaddr.sin_port = htons(port);  
    
// Set the socket so that we can bind to the same port when we exit the program
int flag = 1;  
if (setsockopt(sockfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &flag, sizeof(flag)) == -1) {  
    perror("setsockopt fail");  
}  
    
// Bind the socket to the specified port
int res = bind(sockfd, (struct sockaddr *)&servaddr, sizeof(servaddr));  
if (res < 0) {
    perror("bind fail");  
    exit(1); 
}  
    
// Listen for incoming connections
if (listen(sockfd, backlog) == -1) {  
    perror("listen fail");  
    exit(1); 
} else {
    printf("Server listening on port\n", port); 
}

for(;;) {
    // Wait for incoming connection  
    struct sockaddr_in cliaddr;  
    socklen_t len = sizeof(cliaddr);  
    int connfd = accept(sockfd, (struct sockaddr *)&cliaddr, &len);  
    if (-1 == connfd) {  
        perror("Could not accept incoming client");
        continue;   
    }  
        
    //Resolving Client Address  
    char buff[INET_ADDRSTRLEN + 1] = {0};  
    inet_ntop(AF_INET, &cliaddr.sin_addr, buff, INET_ADDRSTRLEN);  
    uint16_t cli_port = ntohs(cliaddr.sin_port);  
    printf("connection from %s, port %d\n", buff, cli_port);

    for(;;) {
        // Read from serial device into variable here, then send
        if(send(connfd, "Data...Data...Data\n", 19, 0) < 0) {
            printf("Client disconnected...\n"); 
            break; 
        }
    }
}

Answer 1

看起来像重复的 of this、this 和 this。

长话短说，除非您对该连接执行一些写入（或读取）操作，否则您无法检测到断开连接。更准确地说，即使看起来 send 没有返回错误，也不能保证客户端确实发送和接收了此操作。原因是套接字操作被缓冲，发送的有效负载只是排队，以便内核稍后调度它。

根据上下文、要求和假设，您可以做更多的事情。 例如，如果您假设您将以恒定频率发送定期消息，您可以使用 select 和 timeout 方法来检测异常。 换句话说，如果您在过去 3 分钟内没有收到任何内容，则您认为存在问题。

如您所见，this 和 this 是该主题的好读物。 看看那个以获得更详细的解释和其他想法。

您所说的 ping（旨在为每个收到的数据包发送的消息）更类似于通常所说的 ACK。

如果您还想确保客户端收到并处理该消息，则只需要类似的内容 (ACK/NACK)。

Answer 2

感谢@emmanuaf，这是符合我的项目标准的解决方案。我缺少的是 MSG_NOSIGNAL 标志，引用 here。

我使用Mashpoe's C Vector Library 创建一个新向量，它将保存我所有传入的客户端连接。

int* client_array = vector_create(); 

然后我生成一个 pthread，它不断地从串行设备读取数据，将该数据存储在一个变量中，然后将其发送到客户端列表中的每个客户端

void* serve_clients(int *vargp) {

    for(;;) {

        // Perform a microsleep
        sleep(0.1);

        // Read from the Serial device

        // Get the size of the client array vector
        int client_vector_size = vector_size(vargp); 

        for(int i = 0 ; i < client_vector_size ; i++) {
            
            // Make a reference to the socket
            int* conn_fd = &vargp[i]; 

            /*
                In order to properly handle client disconnects, we supply a MSG_NOSIGNAL 
                flag to the send() call. That way, if the client disconnects, we will 
                be able to detect this, and properly remove them from the client list. 

                Referenced from: https://beej.us/guide/bgnet/html//index.html#sendman
            */
            if (send(*conn_fd, "Reply from server\n", 18, MSG_NOSIGNAL) < 0) {
                printf("Client disconnected...\n"); 

                // Close the client connection
                close(*conn_fd); 

                // Remove client socket from the vector
                vector_remove(vargp, i); 

                // Decrement index and client_server_size by 1
                i--; 
                client_vector_size--; 

            }             
        }
    }
}

生成 pthread：

// Spawn the thread that serves clients
pthread_t serving_thread; 
pthread_create(&serving_thread, NULL, serve_clients, client_array);

当有新连接进来时，我只需将新连接添加到客户端向量中

while(1) {
    // Wait for incoming connection  
    struct sockaddr_in cliaddr;  
    socklen_t len = sizeof(cliaddr);  
    int connfd = accept(sockfd, (struct sockaddr *)&cliaddr, &len);  
    if (-1 == connfd) {  
        perror("Could not accept incoming client");
        continue;   
    }  
        
    //Resolving Client Address  
    char buff[INET_ADDRSTRLEN + 1] = {0};  
    inet_ntop(AF_INET, &cliaddr.sin_addr, buff, INET_ADDRSTRLEN);  
    uint16_t cli_port = ntohs(cliaddr.sin_port);  
    printf("connection from %s:%d -- Connfd: %d\n", buff, cli_port, connfd); 

    // Add client to vector list
    vector_add(&client_array, connfd);
}

In the end, we have a TCP server that can multiplex data to many clients, and handle when those clients disconnect.