一步一步学习Unix编程[3]——并发服务器介绍与实现

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1、理论解释

并发服务器：服务器能同时接受多个客服请求。即：服务器能同时服务多个客服，与客户端A链接的同时，还能链接客户端B。

相比迭代服务器并发服务器更优。

2、基础介绍

#include <unistd.h>

pid_t fork(void)  创建一个子进程。该进程执行一次返回两次。 返回 值等于0 为子进程，返回值大于0为父进程，小于0 fork失败。其中大于0的值，是子进程的Id。

fork出来的子进程为父进程的副本，即与父进程一样，有相同的资源和空间。子进程的创建过程中，需要复制父类中的资源与空间，比较耗时，有一种写时复制的机制，此处不做讨论。

为了让迭代服务器变成并发服务器，我们让服务器端父进程只做监听工作，具体与客户端的交互交由子进程处理。

子进程处理完任务后，不做处理，将会变成僵死进程。僵死进程，占有资源（内存，CPU、文件描述符等），如果不终止它，最终会耗尽资源。

所以所有的父进程都因该wait子进程，以防止子进程编程僵死进程。我们可以通过信号函数监督父进程的子进程状态，当有子进程返回时，通过信号函数处理。

信号函数：

void (*signal(int signo, void(*func)(int) ))(int);

函数传入一个整型signo和一个函数指针，void (*func)(int )。

关于wait 与waitpid 介绍 见 http://blog.csdn.net/t1234xy4/article/details/51921225

3、并发服务器原型

依照迭代的过程，我们把accept后建立的链接交给子进程处理，父进程接着监听，就变成了并发服务器。

因此只需要在accept后添加fork，把处理函数放在子进程中。

并发服务器源码：

/* * ServiceFork.cpp **  Created on: Jul 15, 2016 *      Author: ubuntu */#include <iostream>#include "MyIncluding.h"#include <sys/signal.h>#include <wait.h>using namespace std;char serv_ip[16] = "172.25.9.94";void sig_chld(int signo) {int stat;pid_t pid;while(  (pid = waitpid(-1,&stat,WNOHANG)) > 0   )  //此处不应该阻塞，因此设置WNOHANGcout << "child "<<pid << "terminated"<<endl;return ;}int main(int argc,char** argv){int listenfd,connfd;pid_t childpid;struct sockaddr_in cliaddr,servaddr;bzero(&servaddr,sizeof(servaddr));servaddr.sin_family = AF_INET;inet_pton(AF_INET,serv_ip,&servaddr.sin_addr);servaddr.sin_port = htons(SERV_PORT);listenfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);int nbind = bind(listenfd,(SA *)&servaddr,sizeof(servaddr));int nlisten = listen(listenfd,LISTENQ);signal(SIGCHLD,sig_chld); //捕获<span style="color: rgb(51, 51, 51); font-family: arial, 宋体, sans-serif; font-size: 14px; line-height: 24px; text-indent: 28px;">SIGCHLD信号，做sig_chld处理。</span>while(1){socklen_t cliaddrlen= sizeof(cliaddr);connfd = accept(listenfd,(SA *)&cliaddr,&cliaddrlen);if(connfd<0){if(errno == EINTR)continue;elsecout <<"accept error!"<<endl;}if( (childpid = fork()) == 0 ){close(listenfd); //fork后子进程是父进程的副本，此处应该关闭，减少不用资源。char buff[1024];int nread = read(connfd,buff,sizeof(buff));if( nread > 0 )cout<< "receive MSG:"<<buff<<endl;exit(0);}close(connfd); //子进程关闭处理完的链接套接字}}

SIGCHLD信号：在一个进程终止或者停止时，将SIGCHLD信号发送给其父进程。

4、修改客服端

我们增加了一个ClientThread类public继承 SinClient类。

ClientThread.h

/* * ClientThread.h * *  Created on: Jul 14, 2016 *      Author: ubuntu */#ifndef CLIENTTHREAD_H_#define CLIENTTHREAD_H_#include "SimClient.h"class ClientThread: public SimClient {public:ClientThread();int getThreadId(){return (int) _threadId;}void setThreadId(int Id){ _threadId = Id;}virtual bool  run();virtual ~ClientThread();private:pid_t _threadId;};#endif /* CLIENTTHREAD_H_ */

我们只从写了run()函数，其他的使用SimClient。

ClientThread.cpp

/* * ClientThread.cpp * *  Created on: Jul 14, 2016 *      Author: ubuntu */#include "ClientThread.h"ClientThread::ClientThread():_threadId(-1){// TODO Auto-generated constructor stub}bool ClientThread::run(){char msg[1024];time_t ticks = time(NULL);snprintf(msg,sizeof(msg),"client %d access at: %.24s",_threadId,ctime(&ticks));int nwrite = write(sockfd,msg,strlen(msg));if(nwrite < 0)cout << "Message send failure ************"<<endl;elsecout << "Message: "<<msg << ", sended!"<<endl;return true;}ClientThread::~ClientThread() {// TODO Auto-generated destructor stub}

我们把客户端的ID以及本地时间传给服务器。

客户端如后函数，我们建立1000个客户端同时链接服务器。

//============================================================================// Name        : SimClient.cpp// Author      : Tian// Version     :// Copyright   : Your copyright notice// Description : Hello World in C++, Ansi-style//============================================================================#include <iostream>#include "SimClient.h"#include "ClientThread.h"using namespace std;int main(int argc,char** argv) {cout << "!!!!!!thread Test is running!!!!!!" << endl; sleep(1);ClientThread *thread[1000];;for(int i=0;i<1000;i++){thread[i] = new ClientThread;thread[i]->setThreadId(i);if (!thread[i]->connectServer()){cout << "thread "<< i << "failed!"<<endl;continue;}cout << endl <<"connected :"<< thread[i]->getThreadId()<<endl;thread[i]->run();cout << thread[i]->getThreadId() <<" shutdown !";}delete[] thread;return 0;}

结果：

我们先运行服务器端程序，让服务器端处于监听状态。

然后我们运行客户端程序。

客户端运行结果：我们建立了0～999个链接，此处只给出了最后几个连接。

服务器端：

服务器端接收到客服端的消息，当子进程处理完后调用sig_chld函数处理。

并发服务器注意：

1、子进程是父进程的副本，进入子进程后需要关闭监听端口，减少子进程开销。同时退出时需要close掉子进程中的接收数据用的端口。

2、注意父进程需要等待子进程处理结束，以防止子进程变成僵死进程。使用waitpid，因为子进程较多，不能阻塞，需要设置waitpid为WNOHANG。

3、使用信号处理子进程，因为子进程结束后都会给父进程发送SIGCHLD信号，可以在此信号中调用waitpid。