FTP簡(jiǎn)介

文件傳輸協(xié)議FTP（File Transfer Protocol,由RFC 959描述）。

FTP工作在TCP/IP協(xié)議族的應(yīng)用層，其傳輸層使用的是TCP協(xié)議，它是基于客戶/服務(wù)器模式工作的。

FTP支持的文件類型

①、ASCII碼文件，這是FTP默認(rèn)的文本格式【常用】

②、EBCDIC碼文件，它也是一種文本類型文件，用8位代碼表示一個(gè)字符，該文本文件在傳輸時(shí)要求兩端都使用EBCDIC碼【不常用】

③、圖象(Image)文件，也稱二進(jìn)制文件類型，發(fā)送的數(shù)據(jù)為連續(xù)的比特流，通常用于傳輸二進(jìn)制文件【常用】

④、本地文件，字節(jié)的大小有本地主機(jī)定義，也就是說每一字節(jié)的比特?cái)?shù)由發(fā)送方規(guī)定【不常用】

所以我們要實(shí)現(xiàn)的FTP也只支持ASCII碼文件和圖像文件類型，對(duì)于這兩種文件類型，到底有什么區(qū)別呢？下面做一個(gè)簡(jiǎn)要的介紹：

對(duì)于文本文件和二進(jìn)制文件，最直觀的區(qū)別就是文本文件是可以查看，而二進(jìn)制打開看到的是亂碼，實(shí)際上，這兩者在物理結(jié)構(gòu)（或存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)）上都是由一系列的比特位構(gòu)成的，它們之間的區(qū)別僅僅是在邏輯上:ASCII碼文件是由7個(gè)比特位構(gòu)成，最高位總是0(因?yàn)橐粋€(gè)字節(jié)=8位)，所以ASCII碼文件最多能表示的字符數(shù)為2^7=128個(gè)，通過man幫助也能看到：

而如果最高位為1則打開就會(huì)是亂碼，也就是二進(jìn)制文件最高位應(yīng)該就是1，這是一個(gè)區(qū)別。

另外一個(gè)區(qū)別就是\r\n換行符，在不同平臺(tái)上是不一樣的：windows上換行是用\r\n表示；linux上換行是用\n表示；mac上換行是用\r表示。如果在傳輸文件的時(shí)候，以這兩種文件類型傳輸實(shí)際上對(duì)\r\n的解析方式是不同的，至于有什么不同，這里通過FTP客戶端連接FTP服務(wù)端來做一個(gè)演示，首先啟動(dòng)FTP服務(wù)器，這里用vsftpd服務(wù)器:

接下來進(jìn)行ftp文件配置：

配置好之后接下來重新啟動(dòng)vsftpd服務(wù)：

接下來用一個(gè)ftp客戶端來進(jìn)行連接，連接ftp服務(wù)器的客戶端有很多工具，這里用“LeapFtp”:

接下來新建一個(gè)文件進(jìn)行上傳：

可以用十六進(jìn)制的文本編輯器來查看一下內(nèi)容：

接下來開始上傳它至FTP服務(wù)器：

上傳之后的大小也是8個(gè)字節(jié)，來用命令查看一下：

那如果是用二進(jìn)制文件上傳又會(huì)是怎么樣呢？

那這兩種類型難道沒有差別么，實(shí)際上在我的機(jī)器上是沒差別，在有些機(jī)器上是有區(qū)別的，區(qū)別如下：

如果以ASCII方式來傳輸文件，并且從windows->linux會(huì)將\r\n轉(zhuǎn)換成\n，而從linux->windows會(huì)將\n轉(zhuǎn)換成\r\n;而如果以二進(jìn)制文件來傳輸文件，那么不做任何轉(zhuǎn)換。

在C語言階段其實(shí)我們也學(xué)過了打開文件可以以ASCII和二進(jìn)制兩種方式打開，這兩者的區(qū)別也就只是換行符的不同，跟上面一樣。

FTP文件的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)【僅做了解】

文件結(jié)構(gòu)，這是FTP默認(rèn)的方式，文件被認(rèn)為是一個(gè)連續(xù)的字節(jié)流，文件內(nèi)部沒有表示結(jié)構(gòu)的信息。

記錄結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)只適用于文本文件（ASCII碼或EBCDIC碼文件）。記錄結(jié)構(gòu)文件是由連續(xù)的記錄構(gòu)成的。

頁結(jié)構(gòu)，在FTP中，文件的一個(gè)部分被稱為頁。當(dāng)文件是由非連續(xù)的多個(gè)部分組成時(shí)，使用頁結(jié)構(gòu)，這種文件稱為隨機(jī)訪問文件。每頁都帶有頁號(hào)發(fā)送，以便收方能隨機(jī)地存儲(chǔ)各頁。

文件的傳輸方式【文件的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)會(huì)影響傳輸方式】

流方式，這是支持文件傳輸?shù)哪J(rèn)方式，文件以字節(jié)流的形式傳輸。【主流FTP也僅僅實(shí)現(xiàn)了這種方式】

塊方式，文件以一系列塊來傳輸，每塊前面都帶有自己的頭部。頭部包含描述子代碼域（8位）和計(jì)數(shù)域（16位），描述子代碼域定義數(shù)據(jù)塊的結(jié)束標(biāo)志登內(nèi)容，計(jì)數(shù)域說明了數(shù)據(jù)塊的字節(jié)數(shù)。

壓縮方式，用來對(duì)連續(xù)出現(xiàn)的相同字節(jié)進(jìn)行壓縮，現(xiàn)在已很少使用。

FTP工作原理

啟動(dòng)FTP

在客戶端，通過交互式的用戶界面，客戶從終端上輸入啟動(dòng)FTP的用戶交互式命令

建立控制連接

客戶端TCP協(xié)議層根據(jù)用戶命令給出的服務(wù)器IP地址，向服務(wù)器提供FTP服務(wù)的21端口（該端口是TCP協(xié)議層用來傳輸FTP命令的端口）發(fā)出主動(dòng)建立連接的請(qǐng)求。服務(wù)器收到請(qǐng)求后，通過3次握手，就在進(jìn)行FTP命令處理的用戶協(xié)議解釋器進(jìn)程和服務(wù)器協(xié)議解釋器進(jìn)程之間建立了一條TCP連接。

以后所有用戶輸入的FTP命令和服務(wù)器的應(yīng)答都由該連接進(jìn)行傳輸，因此把它叫做控制連接。

建立數(shù)據(jù)連接

當(dāng)客戶通過交互式的用戶界面，向FTP服務(wù)器發(fā)出要下載服務(wù)器上某一文件的命令時(shí)，該命令被送到用戶協(xié)議解釋器。

其中用戶的動(dòng)作會(huì)解析成相對(duì)應(yīng)的一些FTP命令，如看到的：

其實(shí)也可以用windows的命令來進(jìn)行FTP連接，也能很清晰地看出用戶的每個(gè)動(dòng)作都會(huì)解析成對(duì)應(yīng)的FTP命令：

FTP命令【先列出來眾覽下，之后會(huì)一一實(shí)現(xiàn)】

FTP應(yīng)答

FTP應(yīng)答格式

服務(wù)器通過控制連接發(fā)送給客戶的FTP應(yīng)答，由ASCII碼形式的3位數(shù)字和一行文本提示信息組成，它們之間用一個(gè)空格分割。應(yīng)答信息的每行文本以回車<CR>和換行<LF>對(duì)結(jié)尾。

如果需要產(chǎn)生一條多行的應(yīng)答，第一行在3位數(shù)字應(yīng)答代碼之后包含一個(gè)連字符“－”，而不是空格符；最后一行包含相同的3位數(shù)字應(yīng)答代碼，后跟一個(gè)空格符，關(guān)于這個(gè)可以實(shí)際查看下：

FTP應(yīng)答作用

確保在文件傳輸過程中的請(qǐng)求和正在執(zhí)行的動(dòng)作保持一致

保證用戶程序總是可以得到服務(wù)器的狀態(tài)信息，用戶可以根據(jù)收到的狀態(tài)信息對(duì)服務(wù)器是否正常執(zhí)行了有關(guān)操作進(jìn)行判定。

FTP應(yīng)答數(shù)字含義【做了解，不需要記，想知道什么含義到時(shí)對(duì)照查看既可】

第一位數(shù)字標(biāo)識(shí)了響應(yīng)是好，壞或者未完成

第二位數(shù)響應(yīng)大概是發(fā)生了什么錯(cuò)誤（比如，文件系統(tǒng)錯(cuò)誤，語法錯(cuò)誤）

第三位為第二位數(shù)字更詳細(xì)的說明

如：

500 Syntax error, command unrecognized. （語法錯(cuò)誤，命令不能被識(shí)別）可能包含因?yàn)槊钚刑L的錯(cuò)誤。

501 Syntax error in parameters or arguments. （參數(shù)語法錯(cuò)誤）

502 Command not implemented. （命令沒有實(shí)現(xiàn)）

503 Bad sequence of commands. （命令順序錯(cuò)誤）

504 Command not implemented for that parameter. （沒有實(shí)現(xiàn)這個(gè)命令參數(shù)）

FTP應(yīng)答示例【定義的宏，之后程序會(huì)用到，先列出來】

#define FTP_DATACONN 150

#define FTP_NOOPOK 200

#define FTP_TYPEOK 200

#define FTP_PORTOK 200

#define FTP_EPRTOK 200

#define FTP_UMASKOK 200

#define FTP_CHMODOK 200

#define FTP_EPSVALLOK 200

#define FTP_STRUOK 200

#define FTP_MODEOK 200

#define FTP_PBSZOK 200

#define FTP_PROTOK 200

#define FTP_OPTSOK 200

#define FTP_ALLOOK 202

#define FTP_FEAT 211

#define FTP_STATOK 211

#define FTP_SIZEOK 213

#define FTP_MDTMOK 213

#define FTP_STATFILE_OK 213

#define FTP_SITEHELP 214

#define FTP_HELP 214

#define FTP_SYSTOK 215

#define FTP_GREET 220

#define FTP_GOODBYE 221

#define FTP_ABOR_NOCONN 225

#define FTP_TRANSFEROK 226

#define FTP_ABOROK 226

#define FTP_PASVOK 227

#define FTP_EPSVOK 229

#define FTP_LOGINOK 230

#define FTP_AUTHOK 234

#define FTP_CWDOK 250

#define FTP_RMDIROK 250

#define FTP_DELEOK 250

#define FTP_RENAMEOK 250

#define FTP_PWDOK 257

#define FTP_MKDIROK 257

#define FTP_GIVEPWORD 331

#define FTP_RESTOK 350

#define FTP_RNFROK 350

#define FTP_IDLE_TIMEOUT 421

#define FTP_DATA_TIMEOUT 421

#define FTP_TOO_MANY_USERS 421

#define FTP_IP_LIMIT 421

#define FTP_IP_DENY 421

#define FTP_TLS_FAIL 421

#define FTP_BADSENDCONN 425

#define FTP_BADSENDNET 426

#define FTP_BADSENDFILE 451

#define FTP_BADCMD 500

#define FTP_BADOPTS 501

#define FTP_COMMANDNOTIMPL 502

#define FTP_NEEDUSER 503

#define FTP_NEEDRNFR 503

#define FTP_BADPBSZ 503

#define FTP_BADPROT 503

#define FTP_BADSTRU 504

#define FTP_BADMODE 504

#define FTP_BADAUTH 504

#define FTP_NOSUCHPROT 504

#define FTP_NEEDENCRYPT 522

#define FTP_EPSVBAD 522

#define FTP_DATATLSBAD 522

#define FTP_LOGINERR 530

#define FTP_NOHANDLEPROT 536

#define FTP_FILEFAIL 550

#define FTP_NOPERM 550

#define FTP_UPLOADFAIL 553

FTP兩種工作模式

上次我們說過，FTP是由兩種類型的連接構(gòu)成的，一種是控制連接【主要是接收FTP客戶端發(fā)來的命令請(qǐng)求,并且對(duì)這些命令進(jìn)行應(yīng)答】，一種是數(shù)據(jù)連接【雙方之間進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸,包括目錄列表的傳輸以及文件的傳輸】，其中控制連接總是由客戶端向服務(wù)器發(fā)起，而數(shù)據(jù)連接則不同了，它有兩種工作模式：主動(dòng)模式【由服務(wù)器向客戶端發(fā)起連接而建立數(shù)據(jù)連接通道】和被動(dòng)模式【由客戶端向服務(wù)器發(fā)起連接而建立數(shù)據(jù)連接通道】。下面來看一下這兩個(gè)工作模式的工作過程：

主動(dòng)模式

FTP客戶端首先向服務(wù)器端的21端口發(fā)起連接，經(jīng)過三次握手建設(shè)立控制連接通道，客戶端本地也會(huì)選擇一個(gè)動(dòng)態(tài)的端口號(hào)AA，一旦控制連接通道建立之后，雙方就可以交換信息了：客戶端可以通過控制連接通道發(fā)起命令請(qǐng)求，服務(wù)器也可以通過它向客戶端對(duì)這些命令請(qǐng)求進(jìn)行應(yīng)答。

接下來，如果要涉及到數(shù)據(jù)的傳輸，勢(shì)必要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)數(shù)據(jù)連接：

在創(chuàng)建數(shù)據(jù)連接之前，要選擇工作模式，如果是PORT模式，客戶端會(huì)上服務(wù)器端發(fā)送PORT命令，這也是通過控制連接通道完成的，向服務(wù)器的21端口傳送一個(gè)PORT命令，并且告知客戶端的一個(gè)端口號(hào)BB，因?yàn)檫@個(gè)信息服務(wù)器端才知道要連接客戶端的哪個(gè)端口號(hào)，服務(wù)器端得到了這個(gè)信息，最后就向BB端口號(hào)發(fā)起了一個(gè)請(qǐng)求，建立了一個(gè)數(shù)據(jù)連接通道，數(shù)據(jù)連接通道一旦建立完畢，就可以進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸了，包含目錄列表、文件的傳輸，一旦數(shù)據(jù)傳輸完畢，數(shù)據(jù)連接通道就會(huì)關(guān)閉掉，它是臨時(shí)的。

這里需要注意一點(diǎn)：

接下來用實(shí)驗(yàn)來說明一下雙方建立的詳細(xì)命令,這邊通過登錄一個(gè)客戶端來看一下雙方之間所交換的命令：

接下來進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，假設(shè)要傳輸一個(gè)列表，刷新一下。在獲得列表之前需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)數(shù)據(jù)連接，而在創(chuàng)建數(shù)據(jù)連接時(shí)需要根據(jù)模式來創(chuàng)建數(shù)據(jù)連接，這里面采用的是PORT模式：

其整個(gè)的工作過程如下：

被動(dòng)模式

在了解了主動(dòng)模式之后，被動(dòng)模式就比較好理解了，如下：

從中可以發(fā)現(xiàn)，主被動(dòng)模式只是連接建立的方向不同而已，同樣的，也通過實(shí)驗(yàn)來查看一下PASV模式所要交換的FTP命令：

這時(shí)同樣請(qǐng)求列表：

其整個(gè)的工作過程如下：

以上就是FTP的兩種工作模式，那為什么要有這兩種模式呢？這實(shí)際上是跟NAT或防火墻對(duì)主被動(dòng)模式有關(guān)系，下面就來了解下：

NAT或防火墻對(duì)主被動(dòng)模式的影響

什么是NAT

NAT的全稱是（Network Address Translation），通過NAT可以將內(nèi)網(wǎng)私有IP地址轉(zhuǎn)換為公網(wǎng)IP地址。一定程度上解決了公網(wǎng)地址不足的問題。

其地址映射關(guān)系可以如下：

192.168.1.100:5678【內(nèi)網(wǎng)IP】 -> 120.35.3.193:5678【NAT轉(zhuǎn)換IP】 -> 50.118.99.200:80【外網(wǎng)IP】

從而就建立了一個(gè)連接，而連接的建立是通過NAT服務(wù)器進(jìn)行地址轉(zhuǎn)換完成的。

FTP客戶端處于NAT或防火墻之后的主動(dòng)模式

建立控制連接通道

因?yàn)镹AT會(huì)主動(dòng)記錄由內(nèi)部發(fā)送外部[相反則無法記錄]的連接信息，而控制連接通道的建立是由客戶向服務(wù)器端連接的，因此這一條接可以順利地建立起來。 復(fù)制代碼

客戶端與服務(wù)器端數(shù)據(jù)連接建立時(shí)的通知

客戶端先啟用PORT BB端口，并通過命令通道告知FTP服務(wù)器，且等待服務(wù)器端的主動(dòng)連接。 復(fù)制代碼

服務(wù)器主動(dòng)連接客戶端

由于通過NAT轉(zhuǎn)換之后，服務(wù)器只能得知NAT的地址并不知道客戶端的IP地址，因此FTP服務(wù)器會(huì)以20端口主動(dòng)地向NAT的PORT BB端口發(fā)送主動(dòng)連接請(qǐng)求，但NAT并沒有啟用PORT BB端口，因而連接被拒絕。 復(fù)制代碼

FTP客戶端處于NAT或防火墻之后的被動(dòng)模式

FTP服務(wù)器處于NAT或防火墻之后的被動(dòng)模式

FTP服務(wù)器處于NAT或防火墻之后的主動(dòng)模式

參數(shù)配置

我們要將程序中的開關(guān)做成可配置的，這里可以看一下VSFTP的配置文件：

空閑斷開

保存并重啟VSFTP服務(wù)：

可見過了5秒空閑連接就斷開了，這時(shí)進(jìn)程也結(jié)束了：

限速

也就是上傳跟下載文件的限速功能，下面也來演示一下，默認(rèn)情況下是沒有限速的：

其速度傳輸過程序中會(huì)慢慢降到100K的樣子。

連接數(shù)限制

這里包含兩個(gè)方面的限制：總連接數(shù)的限制，針對(duì)所有IP來說的、同一個(gè)IP連接數(shù)的限制，下面來進(jìn)行配置：

接下來配置同一個(gè)IP的連接數(shù)的限制：

斷點(diǎn)續(xù)載與斷點(diǎn)續(xù)傳

當(dāng)成功連接一個(gè)客戶端時(shí)，這時(shí)可以看到創(chuàng)建了兩個(gè)進(jìn)程：

可見該FTP服務(wù)器是采用多進(jìn)程的方式來實(shí)現(xiàn)的，為什么不用多線程的方式呢？

對(duì)于FTP服務(wù)器來講，多線程的方式是絕對(duì)不可取的，因?yàn)?

那為什么連接一個(gè)客戶端要?jiǎng)?chuàng)建兩個(gè)進(jìn)程呢？先看一下系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu)：

從中可以發(fā)現(xiàn)，服務(wù)進(jìn)程是直接跟客戶端進(jìn)行通訊，而nobody進(jìn)程并沒有，它僅僅是跟服務(wù)進(jìn)程通信，來協(xié)助服務(wù)進(jìn)程來建立數(shù)據(jù)連接通道，以及需要一些特珠權(quán)限的控制，比如服務(wù)進(jìn)程建立了連接之后，假設(shè)是PORT模式，由于是服務(wù)器端主動(dòng)連接客戶端，服務(wù)器端需要綁定20端口來連接客戶端，而服務(wù)進(jìn)程是沒有權(quán)限來綁定20端口的，也就意味著沒辦法正常建立數(shù)據(jù)連接通道，所以需要加入nobody進(jìn)程。而nobody和服務(wù)進(jìn)程是采用內(nèi)部通信的協(xié)議，這個(gè)協(xié)議對(duì)外是不可見的，完全可以由我們自己來定義，所以可以用UNIX域協(xié)議來進(jìn)行通訊，而不用TCP/IP協(xié)議了。

功能實(shí)現(xiàn)

#ifndef LINUX_FTP_COMMON_H #define LINUX_FTP_COMMON_H#include <unistd.h> #include <sys/types.h> #include <fcntl.h> #include <errno.h> #include <sys/socket.h> #include <netinet/in.h> #include <arpa/inet.h> #include <netdb.h>#include <stdlib.h> #include <stdio.h> #include <string.h>#define ERR_EXIT(m) \do \{ \perror(m); \exit(EXIT_FAILURE); \} \while (0)#endif //LINUX_FTP_COMMON_H 復(fù)制代碼#ifndef LINUX_FTP_SYSUTIL_H #define LINUX_FTP_SYSUTIL_H#include "common.h"int tcp_server(const char *host, unsigned short port);int getlocalip(char *ip);void activate_nonblock(int fd); void deactivate_nonblock(int fd);int read_timeout(int fd, unsigned int wait_seconds); int write_timeout(int fd, unsigned int wait_seconds); int accept_timeout(int fd, struct sockaddr_in *addr, unsigned int wait_seconds); int connect_timeout(int fd, struct sockaddr_in *addr, unsigned int wait_seconds);ssize_t readn(int fd, void *buf, size_t count); ssize_t writen(int fd, const void *buf, size_t count); ssize_t recv_peek(int sockfd, void *buf, size_t len); ssize_t readline(int sockfd, void *buf, size_t maxline);void send_fd(int sock_fd, int fd); int recv_fd(const int sock_fd);#endif //LINUX_FTP_SYSUTIL_H 復(fù)制代碼// // Created by zpw on 2019-06-08. //#include "sysutil.h"/*** tcp_server - 啟動(dòng)TCP服務(wù)器* @param host 服務(wù)器IP地址或者服務(wù)器主機(jī)名* @param port 服務(wù)器端口* @return 成功返回監(jiān)聽套接字*/ int tcp_server(const char *host, unsigned short port) {//創(chuàng)建套接字int listenfd;if ((listenfd = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0)) < 0) {ERR_EXIT("socket");}struct sockaddr_in servaddr;memset(&servaddr, 0, sizeof(servaddr));servaddr.sin_family = AF_INET;if (host != NULL) {if (inet_aton(host, &servaddr.sin_addr) == 0) {//證明傳過來的是主機(jī)名而不是點(diǎn)分十進(jìn)制的IP地址，接下來要進(jìn)行轉(zhuǎn)換struct hostent *hp;hp = gethostbyname(host);if (hp == NULL) {ERR_EXIT("gethostbyname");}servaddr.sin_addr = *(struct in_addr *) hp->h_addr;}} else {servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);}servaddr.sin_port = htons(port);//端口號(hào)//設(shè)置地址重復(fù)利用int on = 1;if ((setsockopt(listenfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, (const char *) &on, sizeof(on))) < 0) {ERR_EXIT("gethostbyname");}//綁定if (bind(listenfd, (struct sockaddr *) &servaddr, sizeof(servaddr)) < 0) {ERR_EXIT("bind");}//監(jiān)聽if (listen(listenfd, SOMAXCONN) < 0) {ERR_EXIT("listen");}return listenfd; }int getlocalip(char *ip) {char host[100] = {0};if (gethostname(host, sizeof(host)) < 0) {return -1;}struct hostent *hp;if ((hp = gethostbyname(host)) == NULL) {return -1;}strcpy(ip, inet_ntoa(*(struct in_addr *) hp->h_addr));return 0; }/*** activate_noblock - 設(shè)置I/O為非阻塞模式* @fd: 文件描符符*/ void activate_nonblock(int fd) {int ret;int flags = fcntl(fd, F_GETFL);if (flags == -1) {ERR_EXIT("fcntl");}flags |= O_NONBLOCK;ret = fcntl(fd, F_SETFL, flags);if (ret == -1) {ERR_EXIT("fcntl");} }/*** deactivate_nonblock - 設(shè)置I/O為阻塞模式* @fd: 文件描符符*/ void deactivate_nonblock(int fd) {int ret;int flags = fcntl(fd, F_GETFL);if (flags == -1) {ERR_EXIT("fcntl");}flags &= ~O_NONBLOCK;ret = fcntl(fd, F_SETFL, flags);if (ret == -1) {ERR_EXIT("fcntl");} }/*** read_timeout - 讀超時(shí)檢測(cè)函數(shù)，不含讀操作* @fd: 文件描述符* @wait_seconds: 等待超時(shí)秒數(shù)，如果為0表示不檢測(cè)超時(shí)* 成功（未超時(shí)）返回0，失敗返回-1，超時(shí)返回-1并且errno = ETIMEDOUT*/ int read_timeout(int fd, unsigned int wait_seconds) {int ret;if (wait_seconds > 0) {fd_set read_fdset;struct timeval timeout;FD_ZERO(&read_fdset);FD_SET(fd, &read_fdset);timeout.tv_sec = wait_seconds;timeout.tv_usec = 0;do {ret = select(fd + 1, &read_fdset, NULL, NULL, &timeout);} while (ret < 0 && errno == EINTR);if (ret == 0) {ret = -1;errno = ETIMEDOUT;} else if (ret == 1) {ret = 0;}}return ret; }/*** write_timeout - 讀超時(shí)檢測(cè)函數(shù)，不含寫操作* @fd: 文件描述符* @wait_seconds: 等待超時(shí)秒數(shù)，如果為0表示不檢測(cè)超時(shí)* 成功（未超時(shí)）返回0，失敗返回-1，超時(shí)返回-1并且errno = ETIMEDOUT*/ int write_timeout(int fd, unsigned int wait_seconds) {int ret;if (wait_seconds > 0) {fd_set write_fdset;struct timeval timeout;FD_ZERO(&write_fdset);FD_SET(fd, &write_fdset);timeout.tv_sec = wait_seconds;timeout.tv_usec = 0;do {ret = select(fd + 1, NULL, NULL, &write_fdset, &timeout);} while (ret < 0 && errno == EINTR);if (ret == 0) {ret = -1;errno = ETIMEDOUT;} else if (ret == 1) {ret = 0;}}return ret; }/*** accept_timeout - 帶超時(shí)的accept* @fd: 套接字* @addr: 輸出參數(shù)，返回對(duì)方地址* @wait_seconds: 等待超時(shí)秒數(shù)，如果為0表示正常模式* 成功（未超時(shí)）返回已連接套接字，超時(shí)返回-1并且errno = ETIMEDOUT*/ int accept_timeout(int fd, struct sockaddr_in *addr, unsigned int wait_seconds) {int ret;socklen_t addrlen = sizeof(struct sockaddr_in);if (wait_seconds > 0) {fd_set accept_fdset;struct timeval timeout;FD_ZERO(&accept_fdset);FD_SET(fd, &accept_fdset);timeout.tv_sec = wait_seconds;timeout.tv_usec = 0;do {ret = select(fd + 1, &accept_fdset, NULL, NULL, &timeout);} while (ret < 0 && errno == EINTR);if (ret == -1) {return -1;} else if (ret == 0) {errno = ETIMEDOUT;return -1;}}if (addr != NULL) {ret = accept(fd, (struct sockaddr *) addr, &addrlen);} else {ret = accept(fd, NULL, NULL);}return ret; }/*** connect_timeout - connect* @fd: 套接字* @addr: 要連接的對(duì)方地址* @wait_seconds: 等待超時(shí)秒數(shù)，如果為0表示正常模式* 成功（未超時(shí)）返回0，失敗返回-1，超時(shí)返回-1并且errno = ETIMEDOUT*/ int connect_timeout(int fd, struct sockaddr_in *addr, unsigned int wait_seconds) {int ret;socklen_t addrlen = sizeof(struct sockaddr_in);if (wait_seconds > 0) {activate_nonblock(fd);}ret = connect(fd, (struct sockaddr *) addr, addrlen);if (ret < 0 && errno == EINPROGRESS) {fd_set connect_fdset;struct timeval timeout;FD_ZERO(&connect_fdset);FD_SET(fd, &connect_fdset);timeout.tv_sec = wait_seconds;timeout.tv_usec = 0;do {ret = select(fd + 1, NULL, &connect_fdset, NULL, &timeout);} while (ret < 0 && errno == EINTR);if (ret == 0) {ret = -1;errno = ETIMEDOUT;} else if (ret < 0) {return -1;} else if (ret == 1) {/* ret返回為1，可能有兩種情況，一種是連接建立成功，一種是套接字產(chǎn)生錯(cuò)誤，*//* 此時(shí)錯(cuò)誤信息不會(huì)保存至errno變量中，因此，需要調(diào)用getsockopt來獲取。 */int err;socklen_t socklen = sizeof(err);int sockoptret = getsockopt(fd, SOL_SOCKET, SO_ERROR, &err, &socklen);if (sockoptret == -1) {return -1;}if (err == 0) {ret = 0;} else {errno = err;ret = -1;}}}if (wait_seconds > 0) {deactivate_nonblock(fd);}return ret; }/*** readn - 讀取固定字節(jié)數(shù)* @fd: 文件描述符* @buf: 接收緩沖區(qū)* @count: 要讀取的字節(jié)數(shù)* 成功返回count，失敗返回-1，讀到EOF返回<count*/ ssize_t readn(int fd, void *buf, size_t count) {size_t nleft = count;ssize_t nread;char *bufp = (char *) buf;while (nleft > 0) {if ((nread = read(fd, bufp, nleft)) < 0) {if (errno == EINTR)continue;return -1;} else if (nread == 0)return count - nleft;bufp += nread;nleft -= nread;}return count; }/*** writen - 發(fā)送固定字節(jié)數(shù)* @fd: 文件描述符* @buf: 發(fā)送緩沖區(qū)* @count: 要讀取的字節(jié)數(shù)* 成功返回count，失敗返回-1*/ ssize_t writen(int fd, const void *buf, size_t count) {size_t nleft = count;ssize_t nwritten;char *bufp = (char *) buf;while (nleft > 0) {if ((nwritten = write(fd, bufp, nleft)) < 0) {if (errno == EINTR)continue;return -1;} else if (nwritten == 0)continue;bufp += nwritten;nleft -= nwritten;}return count; }/*** recv_peek - 僅僅查看套接字緩沖區(qū)數(shù)據(jù)，但不移除數(shù)據(jù)* @sockfd: 套接字* @buf: 接收緩沖區(qū)* @len: 長度* 成功返回>=0，失敗返回-1*/ ssize_t recv_peek(int sockfd, void *buf, size_t len) {while (1) {int ret = recv(sockfd, buf, len, MSG_PEEK);if (ret == -1 && errno == EINTR)continue;return ret;} }/*** readline - 按行讀取數(shù)據(jù)* @sockfd: 套接字* @buf: 接收緩沖區(qū)* @maxline: 每行最大長度* 成功返回>=0，失敗返回-1*/ ssize_t readline(int sockfd, void *buf, size_t maxline) {int ret;int nread;char *bufp = buf;int nleft = maxline;while (1) {ret = recv_peek(sockfd, bufp, nleft);if (ret < 0) {return ret;} else if (ret == 0) {return ret;}nread = ret;int i;for (i = 0; i < nread; i++) {if (bufp[i] == '\n') {ret = readn(sockfd, bufp, i + 1);if (ret != i + 1)exit(EXIT_FAILURE);return ret;}}if (nread > nleft) {exit(EXIT_FAILURE);}nleft -= nread;ret = readn(sockfd, bufp, nread);if (ret != nread) {exit(EXIT_FAILURE);}bufp += nread;}return -1; }void send_fd(int sock_fd, int fd) {int ret;struct msghdr msg;struct cmsghdr *p_cmsg;struct iovec vec;char cmsgbuf[CMSG_SPACE(sizeof(fd))];int *p_fds;char sendchar = 0;msg.msg_control = cmsgbuf;msg.msg_controllen = sizeof(cmsgbuf);p_cmsg = CMSG_FIRSTHDR(&msg);p_cmsg->cmsg_level = SOL_SOCKET;p_cmsg->cmsg_type = SCM_RIGHTS;p_cmsg->cmsg_len = CMSG_LEN(sizeof(fd));p_fds = (int *) CMSG_DATA(p_cmsg);*p_fds = fd;msg.msg_name = NULL;msg.msg_namelen = 0;msg.msg_iov = &vec;msg.msg_iovlen = 1;msg.msg_flags = 0;vec.iov_base = &sendchar;vec.iov_len = sizeof(sendchar);ret = sendmsg(sock_fd, &msg, 0);if (ret != 1)ERR_EXIT("sendmsg"); }int recv_fd(const int sock_fd) {int ret;struct msghdr msg;char recvchar;struct iovec vec;int recv_fd;char cmsgbuf[CMSG_SPACE(sizeof(recv_fd))];struct cmsghdr *p_cmsg;int *p_fd;vec.iov_base = &recvchar;vec.iov_len = sizeof(recvchar);msg.msg_name = NULL;msg.msg_namelen = 0;msg.msg_iov = &vec;msg.msg_iovlen = 1;msg.msg_control = cmsgbuf;msg.msg_controllen = sizeof(cmsgbuf);msg.msg_flags = 0;p_fd = (int *) CMSG_DATA(CMSG_FIRSTHDR(&msg));*p_fd = -1;ret = recvmsg(sock_fd, &msg, 0);if (ret != 1)ERR_EXIT("recvmsg");p_cmsg = CMSG_FIRSTHDR(&msg);if (p_cmsg == NULL)ERR_EXIT("no passed fd");p_fd = (int *) CMSG_DATA(p_cmsg);recv_fd = *p_fd;if (recv_fd == -1)ERR_EXIT("no passed fd");return recv_fd; } 復(fù)制代碼

編寫好這個(gè)函數(shù)之后，則在main函數(shù)中去調(diào)用一下：

接著則要編寫接受客戶端的連接：

#ifndef _SESSION_H_ #define _SESSION_H_#include "common.h"void begin_session(int conn);#endif /* _SESSION_H_ */ 復(fù)制代碼#include "common.h" #include "session.h"void begin_session(int conn) { } 復(fù)制代碼

而根據(jù)上次介紹的邏輯結(jié)構(gòu)來看：

所以需要?jiǎng)?chuàng)建兩個(gè)進(jìn)程：

然后再把這兩個(gè)進(jìn)程做的事也模塊化，FTP服務(wù)進(jìn)程主要是處理FTP協(xié)議相關(guān)的一些細(xì)節(jié)，模塊可以叫ftpproto,而nobody進(jìn)程主要是協(xié)助FTP服務(wù)進(jìn)程，只對(duì)內(nèi)，模塊可以叫privparent。

所以這里需要建立一個(gè)通道來讓兩進(jìn)程之間可以相互通信，這里采用socketpair來進(jìn)行通信：

另外可以定義一個(gè)session結(jié)構(gòu)體來代表一個(gè)會(huì)話，里面包含多個(gè)信息：

#ifndef _SESSION_H_ #define _SESSION_H_#include "common.h"typedef struct session {// 控制連接int ctrl_fd;char cmdline[MAX_COMMAND_LINE];char cmd[MAX_COMMAND];char arg[MAX_ARG];// 父子進(jìn)程通道int parent_fd;int child_fd; } session_t; void begin_session(session_t *sess);#endif /* _SESSION_H_ */ 復(fù)制代碼

上面用到了三個(gè)宏，也需要在common.h中進(jìn)行定義：

這時(shí)在main中就得聲明一下該session，并將其傳遞：

這時(shí)再回到begin_session方法中，進(jìn)一步帶到父子進(jìn)程中去處理：

下面則在session的父子進(jìn)程中進(jìn)行函數(shù)的聲明：

ftpproto.h:

#ifndef _FTP_PROTO_H_ #define _FTP_PROTO_H_#include "session.h"void handle_child(session_t *sess);#endif /* _FTP_PROTO_H_ */ 復(fù)制代碼

ftpproto.c:

#include "ftpproto.h" #include "sysutil.h"void handle_child(session_t *sess) {} 復(fù)制代碼

privparent.h:

#ifndef _PRIV_PARENT_H_ #define _PRIV_PARENT_H_#include "session.h" void handle_parent(session_t *sess);#endif /* _PRIV_PARENT_H_ */ 復(fù)制代碼

privparent.c:

#include "privparent.h"void handle_parent(session_t *sess) {} 復(fù)制代碼

在session.c中需要包含這兩個(gè)頭文件：

接下來我們將注意力集中在begin_session函數(shù)中，首先我們需要將父進(jìn)程改成nobody進(jìn)程，怎么來改呢？這里需要用到一個(gè)函數(shù)：

下面來編寫handle_child()和handle_parent()：

另外在連接時(shí)，會(huì)給客戶端一句這樣的提示語：

主要還是將經(jīng)歷投射到handle_child()服務(wù)進(jìn)程上來，其它的先不用關(guān)心：

而它主要是完成FTP協(xié)議相關(guān)的功能，所以它的實(shí)現(xiàn)放在了ftpproto.c，目前連接成功之后效果是：

其中"USER webor2006"后面是包含"\r\n"的,FTP的協(xié)議規(guī)定每條指令后面都要包含它，這時(shí)handle_child()函數(shù)就會(huì)收到這個(gè)命令并處理，再進(jìn)行客戶端的一些應(yīng)答，客戶端才能夠進(jìn)行下一步的動(dòng)作，由于目前還沒有處理該命令，所以客戶端阻塞了，接下來讀取該指令來打印一下：

接下來命令中的\r\n，接下來的操作會(huì)涉及到一些字符串的處理，所以先來對(duì)其進(jìn)行封裝一下，具體字符串的處理函數(shù)如下：

str.h:

#ifndef _STR_H_ #define _STR_H_void str_trim_crlf(char *str); void str_split(const char *str , char *left, char *right, char c); int str_all_space(const char *str); void str_upper(char *str); long long str_to_longlong(const char *str); unsigned int str_octal_to_uint(const char *str);#endif /* _STR_H_ */ 復(fù)制代碼

str.c:

#include "str.h" #include "common.h"void str_trim_crlf(char *str) {}void str_split(const char *str , char *left, char *right, char c) {}int str_all_space(const char *str) {return 1; }void str_upper(char *str) { }long long str_to_longlong(const char *str) {return 0; }unsigned int str_octal_to_uint(const char *str) {unsigned int result = 0;return 0; } 復(fù)制代碼

①：去除字符串\r\n：rhstr_trim_crlf()

實(shí)現(xiàn)思路：

void str_trim_crlf(char *str) {char *p = &str[strlen(str)-1];while (*p == '\r' || *p == '\n')*p-- = '\0'; } 復(fù)制代碼

②：解析FTP命令與參數(shù):str_split()

接下來將命令進(jìn)行分割：

void str_split(const char *str , char *left, char *right, char c) {//首先查找要分割字符串中首次出現(xiàn)字符的位置char *p = strchr(str, c);if (p == NULL)strcpy(left, str);//表示沒有找到，該命令沒有參數(shù)，則將一整串拷貝到left中else{//表示找到了，該命令有參數(shù)strncpy(left, str, p-str);strcpy(right, p+1);} } 復(fù)制代碼

③：判斷所有的字符是否為空白字符：str_all_space()

④：將字符串轉(zhuǎn)換成大寫:str_upper()

其實(shí)這個(gè)錯(cuò)誤是一個(gè)很好檢驗(yàn)C語言基本功的，修改程序如下：

⑤：將字符串轉(zhuǎn)換為長長整型：str_to_longlong()

可能會(huì)想到atoi系統(tǒng)函數(shù)可以實(shí)現(xiàn)，但是它返回的是一個(gè)整型：

但是也有一個(gè)現(xiàn)成的函數(shù)可以做到：atoll:

long long str_to_longlong(const char *str) {return atoll(str); } 復(fù)制代碼

但是不是所有的系統(tǒng)都支持它，因此這里我們自己來實(shí)現(xiàn)，其實(shí)現(xiàn)思路也比較簡(jiǎn)單，規(guī)則如下：

12345678=8*(10^0) + 7*(10^1) + 6*(10^2) + ..... + 1*(10^7)

所以實(shí)現(xiàn)如下：

⑥：將八進(jìn)制的整形字符串轉(zhuǎn)換成無符號(hào)整型str_octal_to_uint()

其實(shí)現(xiàn)原理跟上面的差不多：

123456745=5*(8^0) + 4*(8^1) + 7*(8^2) + .... + 1*(8^8)

代碼編寫也跟上面函數(shù)一樣，這里采用另外一種方式來實(shí)現(xiàn)，從高位算起:

先拿10進(jìn)制來進(jìn)行說明，好理解：

123456745可以經(jīng)過下面這個(gè)換算得到：

0*10+1=1

1*10+2=12

12*10+3=123

123*10+4=1234

....

所以換算成八進(jìn)制，其原理就是這樣：

0*8+1=1

1*8+2=12

12*8+3=123

123*8+4=1234

....

所以依照這個(gè)原理就可以進(jìn)行實(shí)現(xiàn)了，由于八進(jìn)制可能前面為0，如：0123450，所以需要把第一位0給過濾掉，如下：

而公式里面應(yīng)該是result8+digit來進(jìn)行計(jì)算，這里用位操作來改寫，也就是result8=result <<= 3，移位操作效率更加高效，所以最終代碼如下：

上一次對(duì)字符串工具模塊進(jìn)行了封裝，這次主要是對(duì)"參數(shù)配置模塊"的封裝，FTP中有很多配置相關(guān)的選項(xiàng)，不可能硬編碼到代碼中，而應(yīng)該將它們配置到配置文件當(dāng)中，像vsftpd的配置文件如下：

而對(duì)于miniftpd所有的參數(shù)配置項(xiàng)如下：

對(duì)于上面這些變量應(yīng)該是與對(duì)應(yīng)的配置項(xiàng)進(jìn)行一一對(duì)應(yīng)的，所以需要定義三張表格來進(jìn)行一一對(duì)應(yīng)：

下面定義兩個(gè)操作配置文件的函數(shù)：

下面則開始進(jìn)行編碼，首先先新建配置文件模塊文： tunable.h:對(duì)其變量進(jìn)行聲明：

#ifndef _TUNABLE_H_ #define _TUNABLE_H_extern int tunable_pasv_enable; extern int tunable_port_enable; extern unsigned int tunable_listen_port; extern unsigned int tunable_max_clients; extern unsigned int tunable_max_per_ip; extern unsigned int tunable_accept_timeout; extern unsigned int tunable_connect_timeout; extern unsigned int tunable_idle_session_timeout; extern unsigned int tunable_data_connection_timeout; extern unsigned int tunable_local_umask; extern unsigned int tunable_upload_max_rate; extern unsigned int tunable_download_max_rate; extern const char *tunable_listen_address;#endif /* _TUNABLE_H_ */ 復(fù)制代碼

另外新建一個(gè)配置文件：

接下來還要暴露兩個(gè)接口出來，對(duì)文件和配置項(xiàng)的解析：

parseconf.h:

#ifndef _PARSE_CONF_H_ #define _PARSE_CONF_H_void parseconf_load_file(const char *path); void parseconf_load_setting(const char *setting);#endif /* _PARSE_CONF_H_ */ 復(fù)制代碼

parseconf.c:

#include "parseconf.h" #include "common.h" #include "tunable.h"void parseconf_load_file(const char *path){}void parseconf_load_setting(const char *setting){} 復(fù)制代碼

另外，由于fgets函數(shù)讀取的一行字符包含'\n'，所以需要將其去掉，可以用我們之前封裝的現(xiàn)成方法：

接下來實(shí)現(xiàn)命令行的解析函數(shù)，在正式解析之前，需要將配置文件中的配置項(xiàng)與配置項(xiàng)變量對(duì)應(yīng)關(guān)系表用代碼定義出來，如下：

#include "parseconf.h" #include "common.h" #include "tunable.h"static struct parseconf_bool_setting {const char *p_setting_name;int *p_variable; } parseconf_bool_array[] = {{ "pasv_enable", &tunable_pasv_enable },{ "port_enable", &tunable_port_enable },{ NULL, NULL } };static struct parseconf_uint_setting {const char *p_setting_name;unsigned int *p_variable; } parseconf_uint_array[] = {{ "listen_port", &tunable_listen_port },{ "max_clients", &tunable_max_clients },{ "max_per_ip", &tunable_max_per_ip },{ "accept_timeout", &tunable_accept_timeout },{ "connect_timeout", &tunable_connect_timeout },{ "idle_session_timeout", &tunable_idle_session_timeout },{ "data_connection_timeout", &tunable_data_connection_timeout },{ "local_umask", &tunable_local_umask },{ "upload_max_rate", &tunable_upload_max_rate },{ "download_max_rate", &tunable_download_max_rate },{ NULL, NULL } };static struct parseconf_str_setting {const char *p_setting_name;const char **p_variable; } parseconf_str_array[] = {{ "listen_address", &tunable_listen_address },{ NULL, NULL } };void parseconf_load_file(const char *path){FILE *fp = fopen(path, "r");if (fp == NULL)ERR_EXIT("fopen");char setting_line[1024] = {0};while (fgets(setting_line, sizeof(setting_line), fp) != NULL){if (strlen(setting_line) == 0|| setting_line[0] == '#'|| str_all_space(setting_line))continue;str_trim_crlf(setting_line);parseconf_load_setting(setting_line);memset(setting_line, 0, sizeof(setting_line));}fclose(fp); }void parseconf_load_setting(const char *setting){} 復(fù)制代碼

可見有三種類型的參數(shù)，下面一個(gè)個(gè)來進(jìn)行解析，對(duì)于"pasv_enable=YES"一個(gè)配置，可能會(huì)寫成“ pasv_enable=YES”，所以先去掉左控格:

然后需要將key=pasv_enable；value=YES分隔開，這里可以用之前封裝的現(xiàn)成的命令：

但也有可能用戶沒有配置value,如“pasv_enable=”，所以這是不合法的，也應(yīng)該做下判斷：

接下來，就需要拿這個(gè)key在上面的配置表格變量中進(jìn)行搜索，如果找到了，則將其值賦值給該配置變量，如下：

如果說沒有找到話，也就說明當(dāng)前的配置項(xiàng)不是字符串類型的，這時(shí)，還得繼續(xù)去其它類型的配置項(xiàng)中進(jìn)行搜尋，如下：

而對(duì)于布爾類型，可以有以下幾種形式：

AA=YES

AA=yes

AA=TRUE

AA=1

所以，首先將value統(tǒng)一成大寫：

當(dāng)遍歷boolean類型配置項(xiàng)中也沒有找到時(shí)，則需要在無符號(hào)整形中進(jìn)行查找，其中無符號(hào)整形有兩種形式：一種八進(jìn)制，以0開頭，比如"local_umask=077";另一種是十進(jìn)制，如："listen_port=21"，所以需要做下判斷，代碼基本類似：

接下來可以應(yīng)用某些配置項(xiàng)了：

可見這樣代碼就變成可配置的了，另外配置文件的文件名可以做成宏：

這節(jié)來實(shí)現(xiàn)用戶登錄的驗(yàn)證，首先用客戶端來登錄vsftpd來演示登錄的過程：

接下來實(shí)現(xiàn)它，與協(xié)議相關(guān)的模塊都是在ftpproto.c中完成的，目前的代碼如下：

#include "ftpproto.h" #include "sysutil.h" #include "str.h"void do_user(session_t *sess); void do_pass(session_t *sess);void handle_child(session_t *sess) {writen(sess->ctrl_fd, "220 (miniftpd 0.1)\r\n", strlen("220 (miniftpd 0.1)\r\n"));int ret;while (1){memset(sess->cmdline, 0, sizeof(sess->cmdline));memset(sess->cmd, 0, sizeof(sess->cmd));memset(sess->arg, 0, sizeof(sess->arg));ret = readline(sess->ctrl_fd, sess->cmdline, MAX_COMMAND_LINE);if (ret == -1)ERR_EXIT("readline");else if (ret == 0)exit(EXIT_SUCCESS);printf("cmdline=[%s]\n", sess->cmdline);// 去除\r\nstr_trim_crlf(sess->cmdline);printf("cmdline=[%s]\n", sess->cmdline);// 解析FTP命令與參數(shù)str_split(sess->cmdline, sess->cmd, sess->arg, ' ');printf("cmd=[%s] arg=[%s]\n", sess->cmd, sess->arg);// 將命令轉(zhuǎn)換為大寫str_upper(sess->cmd);// 處理FTP命令if (strcmp("USER", sess->cmd) == 0){do_user(sess);}else if (strcmp("PASS", sess->cmd) == 0){do_pass(sess);}} }void do_user(session_t *sess) {//USER jjl }void do_pass(session_t *sess) {// PASS 123456 } 復(fù)制代碼

轉(zhuǎn)載于:https://juejin.im/post/5cefa4c5518825473b4fb9e7

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的Linux - MiniFtp实现的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網(wǎng)站內(nèi)容還不錯(cuò)，歡迎將生活随笔推薦給好友。