LINUX环境并发服务器的三种实现模型
来源:互联网 发布:淘宝一件代发发货地址 编辑:程序博客网 时间:2024/03/29 19:13
1 循环服务器与并发服务器模型
在网络程序里面,一般来说都是许多客户对应一个服务器,为了处理客户的请求,对服务端的程序就提出了特殊的要求。
目前最常用的服务器模型有:
·循环服务器:服务器在同一时刻只能响应一个客户端的请求
·并发服务器:服务器在同一时刻可以响应多个客户端的请求
1.1 UDP循环服务器的实现方法:
UDP循环服务器每次从套接字上读取一个客户端的请求->处理->然后将结果返回给客户机。
因为UDP是非面向连接的,没有一个客户端可以老是占住服务端。只要处理过程不是死循环,服务器对于每一个客户机的请求总是能够满足。
UDP循环服务器模型为:
socket(...);
bind(...);
while(1)
{
recvfrom(...);
process(...);
sendto(...);
}
1.2 TCP循环服务器的实现方法
TCP循环服务器接受一个客户端的连接,然后处理,完成了这个客户的所有请求后,断开连接。TCP循环服务器一次只能处理一个客户端的请求,只有在这个客户的所有请求满足后,服务器才可以继续后面的请求。如果有一个客户端占住服务器不放时,其它的客户机都不能工作了,因此,TCP服务器一般很少用循环服务器模型的。
TCP循环服务器模型为:
socket(...);
bind(...);
listen(...);
while(1)
{
accept(...);
process(...);
close(...);
}
2 三种并发服务器实现方法
一个好的服务器,一般都是并发服务器。并发服务器设计技术一般有:多进程服务器、多线程服务器、I/O复用服务器等。
2.1 多进程并发服务器
在Linux环境下多进程的应用很多,其中最主要的就是网络/客户服务器。多进程服务器是当客户有请求时 ,服务器用一个子进程来处理客户请求。父进程继续等待其它客户的请求。这种方法的优点是当客户有请求时 ,服务器能及时处理客户 ,特别是在客户服务器交互系统中。对于一个 TCP服务器,客户与服务器的连接可能并不马上关闭 ,可能会等到客户提交某些数据后再关闭 ,这段时间服务器端的进程会阻塞 ,所以这时操作系统可能调度其它客户服务进程。比起循环服务器大大提高了服务性能。
TCP多进程并发服务器
TCP并发服务器的思想是每一个客户机的请求并不由服务器直接处理,而是由服务器创建一个子进程来处理。
服务器端
#define MAX_SIZE 512
int myrecv_message(int fd)
{
char buf[MAX_SIZE];
int n;
while (1)
{
n = recv(fd , buf , sizeof(buf) , 0);
if (!strncmp(buf , "quit" , 4))
{
kill(getppid() , SIGKILL);
usleep(500);
exit(0);
}
if (!n) //简单客户是否掉线
{
close(fd);
exit(1);
}
buf[n] = '\0';
printf("RecvMessage: %s\n" , buf);
}
return 0;
}
int mysend_message(int fd , pid_t pid)
{
char buf[MAX_SIZE];
while (1)
{
printf(">");
fgets(buf , sizeof(buf) , stdin);
buf[strlen(buf) - 1] = '\0';
send(fd , buf , sizeof(buf) , 0);
if (!strncmp(buf , "quit" , 4))
{
usleep(500);
kill(pid , SIGKILL);
waitpid(-1 , NULL , 0);
exit(1);
}
}
return 0;
}
void signal_handler(int signum)
{
if (signum == SIGCHLD)
waitpid(-1 , NULL , 0);
return ;
}
int main(int argc , char *argv[])
{
int serverfd , peerfd , result ;
pid_t pid;
struct sockaddr_in server_addr , peer_addr;
socklen_t addr_len = sizeof(struct sockaddr_in);
char buf[MAX_SIZE] , port[64] = "8000";
signal(SIGCHLD , signal_handler);
if (argc != 2)
{
fprintf(stderr , "Usage: %s\n",argv[0]);
exit(1);
}
//Get the serverfd
serverfd = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0);
if (serverfd == -1)
{
perror("socket");
exit(1);
}
//bind the server address
bzero(&server_addr , addr_len);
server_addr.sin_family = AF_INET;
server_addr.sin_port = htons(atoi(port));
server_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(argv[1]);
result = bind(serverfd , (struct sockaddr *)&server_addr , addr_len);
if (result == -1)
{
perror("bind.");
exit(1);
}
listen(serverfd , 5);
printf("listen ...\n");
while (1)
{
peerfd = accept(serverfd , (struct sockaddr *)&peer_addr , &addr_len);
if ( peerfd == -1)
{
perror("accept");
exit(1);
}
if (( pid = fork()) < 0)
{
perror("fork");
exit(1);
} else if (pid == 0)
{
myrecv_message(peerfd);
} else
{
mysend_message(peerfd , getpid());
}
close(peerfd);
}
return 0;
}
客户端
void signal_handler(int signum)
{
if (signum == SIGCHLD)
waitpid(-1 , NULL , 0);
return ;
}
int send_message(int sockfd)
{
char buf[256];
while (1)
{
printf(">");
fgets(buf , sizeof(buf) , stdin);
buf[strlen(buf) - 1] = '\0';
send(sockfd , buf , sizeof(buf) , 0);
if (!strncmp(buf , "quit" , 4))
{
kill(getppid() , SIGKILL);
close(sockfd);
exit(0);
}
}
return 0;
}
int recv_message(int sockfd)
{
char buf[256];
int n;
while (1)
{
n = recv(sockfd , buf , sizeof(buf) , 0);
if (!strncmp(buf , "quit" , 4) || !n) //判断是否退出和服务器是否断线
{
kill(getpid() , SIGKILL);
close(sockfd);
exit(0);
}
buf[n] = '\0';
printf("RecvMessage:%s\n",buf);
}
return 0;
}
int main(int argc , char *argv[])
{
struct sockaddr_in server_addr;
socklen_t addr_len = sizeof(struct sockaddr_in);
int sockfd;
pid_t pid;
char port[64] = "8000";
if (argc != 2)
{
fprintf(stderr , "Usage:%s \n" , argv[0]);
exit(1);
}
if ((sockfd = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) < 0)
{
fprintf(stderr , "socket.\n");
exit(1);
}
bzero(&server_addr , addr_len);
server_addr.sin_family = AF_INET;
server_addr.sin_port = htons(atoi(port));
server_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(argv[1]);
if (connect(sockfd , (struct sockaddr *)&server_addr , addr_len) < 0)
{
fprintf(stderr , "connet");
exit(1);
}
while (1)
{
if ((pid = fork()) < 0)
{
fprintf(stderr , "fork");
exit(1);
}else if (pid == 0)
{
send_message(sockfd);
}else
{
recv_message(sockfd);
}
}
exit(0);
}
2.2多线程服务器
多线程服务器是对多进程的服务器的改进 ,由于多进程服务器在创建进程时要消耗较大的系统资源 ,所以用线程来取代进程 ,这样服务处理程序可以较快的创建。据统计 ,创建线程与创建进程要快 10100 倍 ,所以又把线程称为“轻量级”进程。线程与进程不同的是:一个进程内的所有线程共享相同的全局内存、全局变量等信息。这种机制又带来了同步问题。以下是多线程服务器模板:
socket(...);
bind(...);
listen(...);
while(1)
{
accpet(...);
if((pthread_create(...))!==-1)
{
process(...);
close(...);
exit(...);
}
close(...);
}
2.3 I/O复用服务器
I/ O复用技术是为了解决进程或线程阻塞到某个 I/ O系统调用而出现的技术 ,使进程不阻塞于某个特定的I/ O系统调用。它也可用于并发服务器的设计,常用函数select 或 poll来实现。
服务器端:
#define MAX_SIZE 512
int main(int argc , char *argv[])
{
struct sockaddr_in server_addr , peer_addr;
socklen_t addr_len = sizeof(struct sockaddr_in);
int serverfd , peerfd , maxfd , count , i;
fd_set rfds , bak_rfds;
char buf[MAX_SIZE];
if (argc != 3)
{
perror("input paramter");
exit(1);
}
if ((serverfd = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) < 0)
{
fprintf(stderr , "socket");
exit(1);
}
bzero(&server_addr, addr_len);
server_addr.sin_family = AF_INET;
server_addr.sin_port = htons(atoi(argv[2]));
server_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(argv[1]);
if (bind(serverfd, (struct sockaddr *)&server_addr, addr_len) < 0)
{
fprintf(stderr , "bind");
exit(1);
}
FD_ZERO(&rfds);
FD_ZERO(&bak_rfds);
FD_SET(serverfd, &rfds);
bak_rfds = rfds;
maxfd = serverfd;
listen(serverfd , 5);
printf("listen ....\n");
while (1)
{
rfds = bak_rfds;
if (select(maxfd + 1, &rfds, NULL, NULL, NULL) < 0)
{
fprintf(stderr, "select");
exit(1);
}
for (i = 0; i <= maxfd; i ++)
{
if (FD_ISSET(i, &rfds))
{
if (i == serverfd)
{
peerfd = accept(serverfd, NULL, NULL);
maxfd = maxfd > peerfd ? maxfd : peerfd + 1;
FD_SET(peerfd, &bak_rfds);
} else if (i == 0)
{
continue;
} else
{
count = recv(i, buf, sizeof(buf), 0);
if (!count || !strncmp(buf, "quit", 4))
{
FD_CLR(i, &bak_rfds);
maxfd = maxfd > i ? maxfd : i;
close(i);
}
buf[count] = '\0';
printf("Message:%s\n", buf);
send(i, "Ok", 3, 0);
}
}
}
}
exit(0);
}
客户端:
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/types.h>
#include <signal.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#define MAX_SIZE 512
void recv_message(int sockfd)
{
char buf[MAX_SIZE];
int count;
while (1)
{
count = recv(sockfd, buf, sizeof(buf), 0);
if (!count)
continue;
if (!strncmp(buf, "quit", 4))
{
kill(getppid(), SIGKILL);
shutdown(sockfd, SHUT_RDWR);
exit(1);
}
buf[count] = '\0';
printf("RecvMessage:%s\n",buf);
}
return ;
}
void send_message(int sockfd, int pid)
{
char buf[MAX_SIZE];
int count;
while (1)
{
printf(">");
fgets(buf, sizeof(buf), stdin);
buf[strlen(buf) - 1] = '\0';
if (!strncmp(buf, "quit", 4))
{
kill(pid, SIGKILL);
shutdown(sockfd, SHUT_RDWR);
exit(1);
}
send(sockfd, buf, sizeof(buf), 0);
}
return ;
}
int main(int argc , char *argv[])
{
struct sockaddr_in server_addr;
socklen_t addr_len = sizeof(struct sockaddr_in);
int sockfd;
pid_t pid;
if (argc != 3)
{
fprintf(stderr, "usage:%s\n", argv[0]);
exit(1);
}
if ((sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM , 0)) < 0)
{
fprintf(stderr, "socket");
exit(1);
}
bzero(&server_addr, addr_len);
server_addr.sin_family = AF_INET;
server_addr.sin_port = htons(atoi(argv[2]));
server_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(argv[1]);
if (connect(sockfd, (struct sockaddr *)&server_addr , addr_len) < 0)
{
perror("connet");
exit(1);
}
if ((pid = fork()) < 0)
{
perror("fork");
exit(1);
}else if (pid == 0)
{
recv_message(sockfd);
}else
{
send_message(sockfd, getpid());
}
exit(1);
}
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