命令行系统总框架
命令行系统由客户端-服务器架构由命令行客户端以及命令行服务器组成。
- 客户端功能：
以可执行文件的形式呈现，用户直接调用，接受用户在屏幕中的键入，并发送用户的命令行信息给服务端，
最后接受服务端的回显，并打印。 - 服务端功能
首先注册命令行，接受客户端的命令行信息并解析处理，最后给客户端发送回显信息。 - 客户端与服务器端的通讯方式
使用AF_UNIX套接字在同一主机上通信，使用文件系统路径作为地址，进程通过路径名进行连接。 - 其流程如下图
UserClientServerSocketFile用户键入命令行键入命令行信息并发送打开绑定文件 (AF_UNIX)确认连接发送数据 (通过 Socket)处理数据返回处理结果打印服务器返回的结果服务器连接失败错误 (文件不存在)提示错误alt[链接成功][连接失败]UserClientServerSocketFile命令行系统服务端处理流程
全局变量与命令行注册
首先要存储所有支持的命令及其对应的处理函数，使用一个全局变量来存储这些信息。
| | | | --- | --- | | 1 | typedef void (*CommandHandler)(int client_sock, char* arg); | | 2 | | | 3 | typedef struct { | | 4 | char command[MAX_CMD_LEN]; // 命令名称 | | 5 | CommandHandler handler; // 命令处理函数 | | 6 | } CommandEntry; | | 7 | | | 8 | CommandEntry command_table[MAX_COMMANDS]; // 全局命令表 |需要提供一个函数来注册命令以及绑定对应的处理函数
命令刚注册函数command_register 。
使用全局变量command_count记录当前注册的命令数量，避免数组越界。
| | | | --- | --- | | 1 | int command_count = 0; // 当前注册的命令数量 | | 2 | void register_command(const char* command, CommandHandler handler) { | | 3 | if (command_count < MAX_COMMANDS) { | | 4 | strncpy(command_table[command_count].command, command, MAX_CMD_LEN); | | 5 | command_table[command_count].handler = handler; | | 6 | command_count++; | | 7 | } else { | | 8 | fprintf(stderr, "Command table is full!\n"); | | 9 | } | | 10 | } |服务器启动与连接
创建并绑定AF_UNIX套接字
| | | | --- | --- | | 1 | int server_socket = socket(AF_UNIX, SOCK_STREAM, 0); | | 2 | struct sockaddr_un server_addr; | | 3 | memset(&server_addr, 0, sizeof(server_addr)); | | 4 | server_addr.sun_family = AF_UNIX; | | 5 | strncpy(server_addr.sun_path, SOCKET_PATH, sizeof(server_addr.sun_path) - 1); | | 6 | unlink(SOCKET_PATH); // 删除旧的套接字文件 | | 7 | if (bind(server_socket, (struct sockaddr *)&server_addr, sizeof(server_addr)) == -1) { | | 8 | perror("Failed to bind socket"); | | 9 | close(server_socket); | | 10 | exit(EXIT_FAILURE); | | 11 | } | | 12 | listen(server_socket, 5); |创建Epoll实例并将监听套接字添加到Epoll实例
| | | | --- | --- | | 1 | int epfd = epoll_create1(0); | | 2 | if (epfd == -1) { | | 3 | perror("epoll_create1"); | | 4 | exit(EXIT_FAILURE); | | 5 | } | | 6 | struct epoll_event ev; | | 7 | ev.events = EPOLLIN; | | 8 | ev.data.fd = server_socket; | | 9 | epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, server_socket, &ev); |监听事件并处理
epoll模型一般会添加新连接,从而监控这个新连接的套接字,但是在这个命令行系统中，客户端只发送一次请求，服务器回复一次后关闭连接，
在accept后直接读取数据并处理之后，发送命令行回显，然后关闭连接。| | | | --- | --- | | 1 | while (1) { | | 2 | struct epoll_event events[1024]; | | 3 | int nready = epoll_wait(epfd, events, 1024, -1); | | 4 | for (int i = 0; i < nready; i++) { | | 5 | int fd = events[i].data.fd; | | 6 | if (fd == server_socket) { // 新客户端连接 | | 7 | int client_socket = accept(server_socket, NULL, NULL); | | 8 | process_request(fd); | | 9 | // 关闭 | | 10 | close(client_socket); | | 11 | } | | 12 | } | | 13 | } | | 14 | | | 15 | // 将一个已经打开的文件描述符与一个文件流关联起来，从而可以使用标准I/O库函数（如 fprintf、fscanf、fgets 等）来操作文件。 | | 16 | void process_request(int client_socket) { | | 17 | FILE *client_stream = fdopen(client_socket, "a+"); | | 18 | if (!client_stream) { | | 19 | perror("fdopen failed"); | | 20 | return; | | 21 | } | | 22 | | | 23 | char buffer[MAX_COMMAND_LENGTH]; | | 24 | if (fgets(buffer, sizeof(buffer), client_stream) == NULL) { | | 25 | fprintf(stderr, "Failed to read from client\n"); | | 26 | fclose(client_stream); | | 27 | return; | | 28 | } | | 29 | | | 30 | // 查找并执行命令 | | 31 | for (int j = 0; j < command_count; j++) { | | 32 | if (strncmp(buffer, command_table[j].command, strlen(command_table[j].command)) == 0) { | | 33 | command_table[j].handler(events[i].data.fd,buffer); | | 34 | break; | | 35 | } | | 36 | } | | 37 | | | 38 | fclose(client_stream); | | 39 | } |
处理与发送打印信息
需要定义一个结构体 CommandContext，用于存储命令的上下文信息,put_format 函数用于格式化响应字符串并保存到 CommandContext 结构体中。
| | | | --- | --- | | 1 | typedef struct CommandContext { | | 2 | char *response; | | 3 | size_t length; | | 4 | size_t allocated; | | 5 | } CommandContext; | | 6 | | | 7 | void put_format(CommandContext *ctx, const char *fmt, ...) { | | 8 | va_list args; | | 9 | va_start(args, fmt); | | 10 | vsnprintf(ctx->response, sizeof(ctx->response), fmt, args); | | 11 | va_end(args); | | 12 | } |write_str_to_socket函数用于将响应字符串通过套接字发送给客户端。
| | | | --- | --- | | 1 | void write_str_to_socket(CommandContext *ctx, int client_socket) { | | 2 | write(client_socket, ctx->response, strlen(ctx->response)); | | 3 | } |提前注册好的处理函数,简单发送一个hello信息，首先在处理函数中初始化上下文，然后简要打印的回显通过put_format保存在回显上下文中，最后通过write_str_to_socket发送信息
| | | | --- | --- | | 1 | void handle_echo(int client_sock, char* arg) { | | 2 | CommandContext ctx = {0}; | | 3 | put_format(ctx,"hello!!") | | 4 | write_str_to_socket(&ctx, client_socket); | | 5 | } |流程图
全局处理函数注册表 命令行处理函数 命令行处理函数注册 创建Epoll实例并绑定AF_UNIX套接字 Epoll等待事件 接受客户端连接 解析客户端命令行数据 从注册表找到对应函数处理 初始化打印上下文 存储回显信息到上下文 发送回显信息到客户端 关闭文件流和文件描述符
