多进程和多线程并发服务器编程模型
文章目录
- 一、多进程并发服务器
- 1、多进程并发服务器的概念
- 2、多进程并发服务器的流程
- （1）面试题--->为什么要多次关闭文件描述符？
- （2）面试题--->shutdown和close的区别？
- 3、TCP多进程并发服务器的demo
- 二、多线程并发服务器
- 1、多线程并发服务器的概念
- 2、多线程并发服务器的流程
- 3、TCP多线程并发服务器的demo
一、多进程并发服务器
在网络程序里面，一般来说都是许多客户对应一个服务器（多对一），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：
-
迭代服务器：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、多进程并发服务器的概念
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，这比起迭代服务器大大提高了服务性能。
2、多进程并发服务器的流程
#include <头文件>
// 信号处理函数，回收子进程
void sig_chld(int signo) { }
int main(int argc, char const *argv[])
{
lfd = socket();
bind();
listen();
signal(); // 发送SIGCHLD信号
while(1)
{
int cfd = accept();
if (fork() == 0)
{
close(lfd); // 子进程关闭父进程的套接字
/*事务处理*/
close(cfd); // 子进程关闭自己的套接字
exit(0); // 子进程退出
}
// 父进程关闭子进程的套接字（子进程文件描述符引用计数变为0，就关闭客户端）
close(cfd);
}
close(lfd);
return 0;
}
（1）面试题—>为什么要多次关闭文件描述符？
每一个socket描述符都有对应的引用计数，该计数存在文件表中。上面程序中打开了lfd和cfd，引用计数分别为1和1，在fork()以后，子进程复制了父进程的socket描述符，所以引用计数也会增加，即lfd和cfd的引用计数都变成了2。此时在子进程中关闭lfd(close(lfd))，在父进程中关闭close(cfd)。这个就保证了子进程处理与客户的连接，父进程负责在监听套接字lfd再次调用accept来接收客户的下一个连接。
从上面分析和图示可以看出socket描述符是有引用计数的，只有当引用计数为0的时候，close才会发送FIN报文，这就解释了子进程仍然可以用cfd进行数据处理了，子进程处理完后再次调用close，此时引用计数从1变为0，最后发送FIN报文结束cfd连接。而对于lfd，只有在子进程中进行了close，父进程中一直保留着引用计数为1，所以父进程通过for循环可以持续accept新连接。
（2）面试题—>shutdown和close的区别？
通常调用close函数对socket进行关闭，为啥还要选用shutdown来关闭socket，原因有如下两个：
-
在介绍close的时候，已经说明了，close只有在对应socket的引用计数为0时，才会真正发送FIN报文来关闭这个连接，shutdown没有这个限制，直接发送FIN报文。
-
close同时终止了读和写两个方向的数据传输。但是TCP的双工的，我们有时候需要只接受数据，而不发送数据，shutdown可以指定关闭读端或者写端。
int shutdown(int fd, int how);
/*
how为SHUT_RD(关闭读端)，则无法从套接字读取数据；-------不发送FIN
how为SHUT_WR(关闭写端),则无法从套接字写数据；---------发送FIN
how为SHUT_RDWR(关闭读写),则无法从套接字读和写数据；-------发送FIN
*/
3、TCP多进程并发服务器的demo
#include 二、多线程并发服务器
1、多线程并发服务器的概念
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。
2、多线程并发服务器的流程
#include <头文件>
void *client_process(void *arg)
{
int cfd = *(int *)arg; // 传过来的已连接套接字
/*事务处理*/
close(cfd);
}
int main(int argc, char const *argv[])
{
lfd = socket();
bind();
listen();
while(1)
{
cfd = accept();
pthread_t thread_id;
if (cfd > 0)
{
//给回调函数传的参数，&connfd，地址传递
pthread_create(&thread_id, NULL, client_process, (void *)&cfd); //创建线程
pthread_detach(thread_id); // 线程分离，结束时自动回收资源
}
}
close(lfd);
return 0;
}
pthread_create(&thread_id, NULL, client_process, (void *)&cfd)
在这里我们使用的是按地址传递，所以会有这么一个问题，假如有多个客户端要连接这个服务器，正常的情况下，一个客户端连接对应一个 cfd，相互之间独立不受影响，但是，假如多个客户端同时连接这个服务器，A 客户端的连接套接字为 cfd，服务器正在用这个 cfd 处理数据，还没有处理完，突然来了一个 B 客户端，accept()之后又生成一个 cfd, 因为是地址传递， A 客户端的连接套接字也变成 B 这个了，这样的话，服务器肯定不能再为 A 客户端服务器了，这时候，我们就需要考虑多任务的互斥或同步问题了，这里通过互斥锁来解决这个问题，确保这个cfd值被一个临时变量保存过后，才允许修改。
3、TCP多线程并发服务器的demo
#include 参考：https://blog.csdn.net/tennysonsky/article/details/45671215