C++ Socket编程：如何从多台服务器并发接收数据？

2024-03-02 19:24:47

并发从多台服务器接收数据的 C++ Socket 编程

引言

在当今相互连接的世界中，应用程序需要与各种服务器交换数据。本文将深入探讨如何使用 C++ Socket 编程从多台服务器并发接收数据。我们将探究 Socket 创建、数据流传输和错误处理的奥秘。掌握这些概念将使你能够开发健壮高效的多线程网络应用程序。

Socket 编程基础

Socket 编程提供了一个框架，用于在运行在不同机器或同一机器上的进程之间建立通信通道。它以一种结构化和可靠的方式实现这些进程之间的交换。Socket 在 TCP/IP 协议套件的传输层工作，为数据传输和接收提供了一个标准化接口。

设置服务器

在我们的场景中，我们有两个服务器（Server1 和 Server2），它们将数据流传输到一个客户端。这两个服务器在同一个 IP 地址上工作，但使用不同的端口号。

了解客户端代码

客户端代码负责同时从两台服务器接收数据。以下是其功能的细分：

初始化： 客户端初始化其 Socket，建立与服务器的连接，并分配缓冲区用于数据接收。
数据接收循环： 有两个循环独立地从每台服务器接收数据。在每个循环中，数据将从服务器的 Socket 中读取，直到服务器关闭连接或发生错误。
输出接收到的数据： 从两个服务器接收到的数据都会显示在控制台上。

错误处理

错误处理在 Socket 编程中至关重要。我们的代码检查 Socket 创建、连接建立和数据接收中的错误。如果遇到错误，程序会打印一条错误消息并优雅地退出。

性能考量

为了提高性能，我们采用了多线程技术。为每台服务器接收数据创建单独的线程，确保同时处理两个数据流。

代码实现

以下是实现上述概念的 C++ 代码：

// Server 详细信息
struct ServerDetails {
    string ip_address;
    int port_number;
};

// 客户端 Socket 和缓冲区
SOCKET client_socket;
char recv_buffer[2048];
int recv_buffer_size = 2048;

// 用于同步的互斥体和条件变量
mutex m;
condition_variable cv;

// 连接到服务器的函数
bool connect_to_server(const ServerDetails& server_details) {
    // 创建一个 Socket
    client_socket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);
    if (client_socket == INVALID_SOCKET) {
        cerr << "Error creating socket: " << WSAGetLastError() << endl;
        return false;
    }

    // 连接到服务器
    sockaddr_in server_addr;
    server_addr.sin_family = AF_INET;
    server_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(server_details.ip_address.c_str());
    server_addr.sin_port = htons(server_details.port_number);
    if (connect(client_socket, (sockaddr*)&server_addr, sizeof(server_addr)) == SOCKET_ERROR) {
        cerr << "Error connecting to server: " << WSAGetLastError() << endl;
        closesocket(client_socket);
        return false;
    }

    return true;
}

// 从服务器接收数据的函数
void receive_data(const ServerDetails& server_details) {
    // 锁定互斥体
    unique_lock<mutex> lock(m);

    // 接收数据，直到服务器关闭连接或发生错误
    int recv_return;
    do {
        recv_return = recv(client_socket, recv_buffer, recv_buffer_size, 0);
        if (recv_return <= 0) {
            if (recv_return == 0) {
                cout << "Server " << server_details.ip_address << ":" << server_details.port_number << " closed the connection." << endl;
            } else {
                cerr << "Error receiving data from server " << server_details.ip_address << ":" << server_details.port_number << ": " << WSAGetLastError() << endl;
            }
            break;
        }

        // 输出接收到的数据
        cout << "Data received from server " << server_details.ip_address << ":" << server_details.port_number << ": " << recv_buffer << endl;

        // 通知主线程已经收到数据
        cv.notify_one();
    } while (true);
}

int main() {
    // 初始化 Winsock
    WSADATA wsa_data;
    if (WSAStartup(MAKEWORD(2, 2), &wsa_data) != 0) {
        cerr << "Error initializing Winsock: " << WSAGetLastError() << endl;
        return 1;
    }

    // 服务器详细信息
    ServerDetails server1_details = {"127.0.0.1", 8000};
    ServerDetails server2_details = {"127.0.0.1", 8080};

    // 连接到服务器
    if (!connect_to_server(server1_details) || !connect_to_server(server2_details)) {
        closesocket(client_socket);
        WSACleanup();
        return 1;
    }

    // 创建线程从服务器接收数据
    thread server1_thread(receive_data, server1_details);
    thread server2_thread(receive_data, server2_details);

    // 等待两个线程完成
    server1_thread.join();
    server2_thread.join();

    // 关闭 Socket 并清理
    closesocket(client_socket);
    WSACleanup();

    return 0;
}