《TCP/IP网络编程》第10，11章知识点汇总
文章目录
- 10. 多进程服务器
-
- 10.1 fork创建进程
- 10.2 僵尸进程
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- 僵尸进程
- 销毁僵尸进程 wait
- 销毁僵尸进程 waitpid
- 10.3 信号处理
-
- signal
- sigaction（常用）
- sigaction 处理 僵尸进程
- 练习，SIGINT信号的使用
- 10.4 基于多任务的并发服务器
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- echo_mpserver.c
- echo_mpclient.c
- 10.5 分隔TCP的I/O程序
- 11. 进程间的通信
-
- 11.1 管道实现的进程通信
- 11.2 echo_mpserver和进程通信
10. 多进程服务器
实现服务器端并发的方法
- 多进程
- 多路复用
- 多线程
多进程服务器不适应于Windows，适用于linux平台
cpu核数<进程数时，将启用分时机制
进程ID从2开始，1被分配给OS启动后的首个进程，用于协助OS
ps au 查看正在进程的详细信息
10.1 fork创建进程
#include fork创建调用它的进程的副本，被创建的副本将从调用fork()语句的后一句开始执行（子进程当前的fork()语句返回值规定为0）
- 父进程：fork()返回子进程ID
- 子进程：fork()返回0
父子进程相当于完全独立的两个进程，互不影响，只是共享同样的代码，只是注意fork的返回值
#include 
10.2 僵尸进程
僵尸进程
产生原因：fork产生的子进程结束后，并未被完全销毁，会留下一个称为僵尸进程（Zombie）的数据结构。这是因为子进程的返回值和状态信息等不能主动传给父进程，因此只能一直存在直到这些值被接收；
僵尸进程几乎不占内存空间，没有任何可执行代码，也不能被调度，仅仅在进程列表中保留一个位置，记载该进程的退出状态等信息供其他进程收集。
父进程如果未回收僵尸进程，那么父进程结束后，僵尸进程也会被init进程自动回收
- 测试僵尸进程：
#include
printf("this is parent process\n");
}
return 0;
}
以后台的方式运行，这样在输入ps au时不用新开终端
root@localhost# ./test &
销毁僵尸进程 wait
wait函数
#include 因为返回值中还包含其他信息，所以需要用下列宏进行分离
WIFEXITED 子迸程正常终止时返回“真”（true）
WEXITSTATUS 返回子进程的返回值
有多少fork，多少子进程，就要多少次wait，如果wait次数多了，将陷入阻塞状态
- wait测试
#include 
销毁僵尸进程 waitpid
waitpid函数
#include 参数
pid 等待终止的目标子进程的ID ，若传递-1，则与wait函数相同，可以等待任意子进程终止
options 传递头文件sys/wait.h中声明的常量WNOHANG ，即使没有终止的子进程也不会进入阻塞状态，而是返回0并退出函数
- 测试waitpid
#include 
可以看到即便等不到僵尸进程，waitpid也不会阻塞；
- 同样的代码换成wait，则变成了
while(!wait(&status)){
sleep(3);
puts("sleep 3sec.");
}
10.3 信号处理
signal
- signal()
问题：父进程不能一直while循环waitpid等待子进程的结束
解决：子进程终止的识别主体是操作系统，因此引入信号处理（Signal Handling）机制
#include 
signo表示特殊事件，func是发生该特殊事件要调用的函数。signo特殊事件如下
- alarm()
#include - 测试
#include 
产生信号时，为了调用信号处理器，OS将唤醒主进程，即便未达到sleep()规定的时间
如果使用ctrl+c使用SIGINT的注册函数，也会唤醒进程
sigaction（常用）
可以替换signal，signal 函数在UNIX 系列的不同操作系统中可能存在区别，但sigaction函数完全相同。
- sigaction
#include act 对应于第一个参数的信号处理函数( 信号处理器) 信息
oldact 通过此参数获取之前注册的信号处理函数指针，若不需要则传递0
- sigaction结构体
struct sigaction{
void (*sa_handler)(int);//对应信号的处理函数
sigset_t sa_mask;//初始化为0，后续再讲
int sa_flags;//初始化为0，后续再讲
}
- 示例
在CentOS 7环境下vscode中，使用struct sigaction act报错，但报错不影响运行成功，原理未知
#include 结果和signal一致
sigaction 处理 僵尸进程
- 一般waitpid处理僵尸进程
int main(void){
pid_t pid = fork();
int status;
if(pid == 0) printf("this is child process\n");
else{
printf("this is parent process\n");
sleep(5);//在这5秒内能观察到僵尸进程
while(!waitpid(-1, &status, WNOHANG));
sleep(10);//此时僵尸进程已被回收
}
return 0;
}
- waitpid等待子进程完成
int main(void){
pid_t pid = fork();
int status;
if(pid == 0){
sleep(15);
return 3;
}else{
while(!waitpid(-1, &status, WNOHANG)){
sleep(3);
puts("sleep 3sec.");
}//为了得到子进程的返回值，尽管waitpid不用阻塞，也要循环使其阻塞等待
if(WIFEXITED(status)) printf("child return one: %d\n", WEXITSTATUS(status));
}
return 0;
}
- 信号处理僵尸进程
#include 练习，SIGINT信号的使用
要求：输入Ctrl+C时询问是否确定退出程序，输入Y则终止程序
#define SIZE 1024
void sig_ctrlc(int sig){
char c;
if(sig == SIGINT)
printf("signal SIGINT\n");
puts("do you want to exit from process?[Y]");
c = getchar();
getchar();//清除掉输入缓冲中的换行符
if(c == 'Y') exit(1);//必须用exit才能退出
else{
printf("returned!\n");
return;
}
}
int main(int argc, char* argv[]){
struct sigaction act;
pid_t pid;
act.sa_handler = sig_ctrlc;
sigemptyset(&act.sa_mask);
act.sa_flags = 0;
sigaction(SIGINT, &act, 0);
while(1){
sleep(3);
printf("this is main process\n");
}
return 0;
}
10.4 基于多任务的并发服务器
每当有客户端请求连接时，服务器端就创建一个子进程来提供服务
查看和杀死端口号
netstat -tunlp|greo 端口号
kill -9 进程ID
echo_mpserver.c
#include 问题：accept() error
每一个子进程结束后，都会出现一个accept error（书上源代码也是如此），原因未明。
echo_mpclient.c
#include 可以创建一个echo_mpclient2.c，改变buf和sleep的值，更好地观察多进程
使用fork()函数复制进程时，将文件描述符也复制一遍，但并没有复制套接字
父进程和子进程的文件描述符指向同样的通信双方套接字，因此只有在父进程和子进程中都close一遍套接字，才能真正销毁套接字
10.5 分隔TCP的I/O程序
在前面的程序中，客户端都是阻塞等待服务器端返回数据。在多进程中，可以通过分隔I/O来避免阻塞等待
close和shutdown在多进程中的使用:
close是计数，只有所有进程都close才能关闭套接字；shutdown是直接关闭，只要有一个进程调用，就可以关闭某个方向的套接字
- 分隔I/O的示例（客户端）
#include 运行结果同前面一样
11. 进程间的通信
进程拥有独立的空间，哪怕是父子进程也无法直接通信
11.1 管道实现的进程通信
管道并非是进程的资源，而是和套接字一样属于操作系统，因此不能被fork复制
#include filedes[0] 通过管道接收数据时使用的文件描述符，即管道出口
filedes[1] 通过管道传输数据时使用的文件描述符，即管道入口。
- 示例1：父子进程的通信（单向）
#include - 示例2：父子进程的通信（双向，单管道）
#include 
问题：在先进先出原则下 ，谁先读取谁就可以获得数据，如上述代码，如子进程先读取，则父进程read阻塞
- 示例3：父子进程的通信（双向，双管道）
#include 11.2 echo_mpserver和进程通信
要求：用一个新的进程，接受从客户端传来的数据，并保存在文件中
- 服务器端的修改部分（客户端也可以修改成手动输入）：
int fds[2];
pipe(fds);
pid = fork();//创建子进程用来保存各个客户端传来的数据
//用于保存数据的子进程
if(pid == 0){
FILE* fp = fopen("ehomsg.txt", "wt");//w表示以二进制写入，wt表示以文本格式写入
char msgbuf[SIZE];
int i, read_len;
for(i=0; i<10; ++i){
read_len = read(fds[0], msgbuf, SIZE);
printf("saved %s\n", msgbuf);
fwrite((void *)msgbuf, 1, read_len, fp);
}
fclose(fp);
return 0;
}
//父进程就像之前那样正常工作，只是增加向管道传送数据的步骤
for(i=0; i<5; ++i){
clnt_addr_size = sizeof(clnt_addr);
clnt_sock = accept(serv_sock, (struct sockaddr*)&clnt_addr, &clnt_addr_size);
if(clnt_sock == -1){
printf("accept() error\n");
continue;
}
pid = fork();
if(pid == 0){
close(serv_sock);
while(read_len = read(clnt_sock, buf, SIZE)){
if(read_len == -1)
error_handling("read() error");
buf[read_len] = '\0';
printf("server received from client %d is: %s, len=%d\n", clnt_sock, buf, read_len);
write(clnt_sock, buf, read_len);
//增加：将buf传给管道
write(fds[1], buf, read_len);
}
close(clnt_sock);
return 0;
}else{
close(clnt_sock);
}
}
close(serv_sock);