Programación de Sockets y Threads en C: Servidor de Votaciones, Chat y Gestión de Clientes Conectados

Servidor concurrente en C: votaciones, clientes conectados y chat

Este documento describe la lógica de un servidor concurrente implementado en lenguaje C mediante sockets y hilos POSIX (pthread). El servidor atiende a varios clientes simultáneamente, gestiona un sistema de votaciones, mantiene la lista de clientes conectados y reenvía mensajes entre ellos.

1. Procesamiento del código de votación

Cuando el código recibido es 1, el servidor acumula los votos de un partido político:

if (codigo == 1) // acumular votos
{ 
    // recupero el nombre del partido 
    p = strtok( NULL, "/");
    char nombre[20];
    strcpy (nombre, p);

    // recupero los votos
    p = strtok( NULL, "/");
    int votos = atoi (p);

    // acumulamos votos
    pthread_mutex_lock( &mutex );
    AcumularVotos (&listaPartidos, nombre, votos);
    pthread_mutex_unlock( &mutex);

    

// Ahora notifico a todos los conectados el nombre del partido que gana en este momento

Consulta de votos de un partido

Con el código 2, el cliente solicita los votos que lleva un partido:

else if (codigo == 2) // nos piden los votos que lleva un partido
{
    // recupero el nombre del partido
    p = strtok( NULL, "/");
    char nombre[20];
    strcpy (nombre, p);

    int votos = DameVotos (&listaPartidos, nombre);

    sprintf (respuesta, "1/%d,", votos);
    write (sock_conn, respuesta, strlen(respuesta));
}
else if (codigo == 0) // desconexión
    fin = 1;

2. Consulta de clientes conectados

Este bloque atiende las peticiones relacionadas con los clientes conectados:

if (codigo == 1) // El cliente nos pide el anterior conectado
{
    Nombre anterior;
    strcpy (anterior, DameAnterior (&conectados, nombre));

    sprintf (respuesta, "1/%s,", anterior);
    write (sock_conn, respuesta, strlen(respuesta));
}

Número de clientes conectados

else if (codigo == 2) // Nos pide el número de conectados
{
    sprintf (respuesta, "2/%d,", conectados.num);
    write (sock_conn, respuesta, strlen(respuesta));
}
else if (codigo == 0) // desconexión
{
    // Enviamos a todos el nombre del cliente que se desconecta
    sprintf (respuesta, "3/%s,", nombre);
    int j;
    for (j=0; j<i; j++)
        write (sockets[j], respuesta, strlen(respuesta));
    fin = 1;
}

3. Protocolo de mensajes del servicio de chat

El servidor implementa los siguientes códigos de mensaje:

1. Reenvío de frases: recibe una frase de un cliente y la reenvía a todos los clientes activos.
   Mensaje recibido: 1/Frase
   No envía ninguna respuesta al cliente que envía la frase.
2. Desactivar cliente: marca a un cliente como no activo; a partir de ese momento no recibirá las frases de los demás.
   Mensaje recibido: 2/
   No hay respuesta.
3. Activar cliente: marca de nuevo a un cliente como activo.
   Mensaje recibido: 3/
   No hay respuesta.
4. Desconexión:
   Mensaje recibido: 0/
   No hay respuesta.

El servidor también envía notificaciones: cuando recibe la frase de un cliente, la reenvía a todos los clientes activos en ese momento. El mensaje es directamente la frase, sin código, porque es el único tipo de mensaje que el servidor envía a los clientes.

4. Variables globales y estructuras de control

int sockets [100]; // vector para guardar los sockets
int estado [100]; // vector para guardar el estado de cada cliente (1 es activo y 0 es no activo)
int num;

Procesamiento de los mensajes del chat

if (codigo == 1) // El cliente envía una frase
{
    // recupero la frase
    p = strtok( NULL, "/");

    char frase[100];
    strcpy (frase, p);

    // Ahora envío la frase a todos los clientes activos (menos al que envía la frase)
    int j = 0;
    // Envío a todos
    for (j=0; j<num; j++)
        if ((j != i) && (estado[j] == 1))
            write (sockets[j], frase, strlen(frase));
}
else if (codigo == 2) // pasamos al cliente a estado no activo
{
    pthread_mutex_lock( &mutex);
    estado[i] = 0;
    pthread_mutex_unlock( &mutex);
}
else if (codigo == 3) // pasamos al cliente a estado activo
{
    pthread_mutex_lock( &mutex);
    estado[i] = 1;
    pthread_mutex_unlock( &mutex);
}
else // desconexión
{
    // Aprovecho para marcar al cliente que se desconecta como no activo
    pthread_mutex_lock( &mutex);
    estado[i] = 0;
    pthread_mutex_unlock( &mutex);

    fin = 1;
}

5. Función principal (MAIN): aceptación de clientes

Cada vez que se acepta una nueva conexión, el servidor registra el socket, marca al cliente como activo y crea un hilo dedicado para atenderlo:

pthread_mutex_lock( &mutex);
sockets[num] = sock_conn;
estado[num] = 1; // inicialmente el cliente está activo
pthread_mutex_unlock( &mutex);

indices[num] = num;
pthread_create(&thread[num], NULL, AtenderCliente, &indices[num]);

num = num + 1;

6. Registro de nuevos conectados y mensajes de felicitación

Alta de un nuevo cliente

Con el código 1, el servidor recibe los datos del nuevo cliente con el formato 1/nombre/año/ciudad:

if (codigo == 1) // Recibo datos del nuevo conectado ("1/nombre/año/ciudad")
{
    p = strtok( NULL, "/");
    strcpy (nombre, p);

    p = strtok( NULL, "/");
    ano = atoi (p);

    p = strtok( NULL, "/");
    strcpy (ciudad, p);

    pthread_mutex_lock( &mutex );
    PonConectado (&miLista, nombre, ciudad, ano, sock_conn);
    pthread_mutex_unlock( &mutex);
}

Envío de felicitaciones

Los códigos 2 y 3 permiten enviar una felicitación a los clientes del mismo año (código 2) o de la misma ciudad (código 3):

else if ((codigo == 2) || (codigo == 3))
{
    char felicitacion[100];

    p = strtok( NULL, "/");
    strcpy (felicitacion, p);

    // preparo la notificación
    sprintf (notificacion, "%s quiere felicitarte con el siguiente mensaje: %s", nombre, felicitacion);

    int i;
    if (codigo == 2) // felicitamos a los del mismo año
    {
        for (i=0; i<miLista.num; i++)
            if (miLista.conectados[i].ano == ano)
                write (miLista.conectados[i].socket, notificacion, strlen(notificacion));
    }
    else // felicitamos a los de la misma ciudad
    {
        for (i=0; i<miLista.num; i++)
            if (strcmp(miLista.conectados[i].ciudad, ciudad) == 0)
                write (miLista.conectados[i].socket, notificacion, strlen(notificacion));
    }
}

Solicitud de desconexión

else // solicitan desconexión
{
    pthread_mutex_lock( &mutex );
    EliminaConectado (&miLista, sock_conn);
    pthread_mutex_unlock( &mutex);

    fin = 1;
}