Linux网络编程--9. 服务器模型

Linux网络编程--9. 服务器模型

http://linuxc.51.net 作者:hoyt (2001-05-08 11:23:59)

学习过《软件工程》吧.软件工程可是每一个程序员"必修"的课程啊.如果你没有学习过, 建议你去看一看. 在这一章里面,我们一起来从 软件工程的角度学习网络编程的思想.在我们写程序之前, 我们都应该从软件工程的角度规划好我们的软件,这样我们开发软件的效率才会高. 在网络程序里 面,一般的来说都是许多客户机对应一个服务器.为了处理客户机的请求, 对服务端的程序就提出了特殊的要求.我们学习一下目前最常用的服务器模型.  循环服务器:循环服务器在同一个时刻只可以响应一个客户端的请求  并发服务器:并发服务器在同一个时刻可以响应多个客户端的请求  9.1 循环服务器:UDP服务器  UDP循环服务器的实现非常简单:UDP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.  可以用下面的算法来实现.     socket(...);    bind(...);    while(1)     {          recvfrom(...);          process(...);          sendto(...);    } 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.  9.2 循环服务器:TCP服务器  TCP循环服务器的实现也不难:TCP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.  算法如下:          socket(...);         bind(...);         listen(...);         while(1)         {                 accept(...);                 while(1)                 {                         read(...);                         process(...);                         write(...);                 }                 close(...);         } 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都满足后, 服务器才可以继续后面的请求.这样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.  9.3 并发服务器:TCP服务器  为了弥补循环TCP服务器的缺陷,人们又想出了并发服务器的模型. 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,而是服务器创建一个 子进程来处理.  算法如下:    socket(...);   bind(...);   listen(...);   while(1)   {         accept(...);         if(fork(..)==0)           {               while(1)                {                         read(...);                 process(...);                 write(...);                }            close(...);            exit(...);           }         close(...);   }      TCP并发服务器可以解决TCP循环服务器客户机独占服务器的情况. 不过也同时带来了一个不小的问题.为了响应客户机的请求,服务器要创建子进程来处理. 而创建子进程是一种非常消耗资源的操作.  9.4 并发服务器:多路复用I/O  为了解决创建子进程带来的系统资源消耗,人们又想出了多路复用I/O模型.  首先介绍一个函数select   int select(int nfds,fd_set *readfds,fd_set *writefds,                 fd_set *except fds,struct timeval *timeout)  void FD_SET(int fd,fd_set *fdset)  void FD_CLR(int fd,fd_set *fdset)  void FD_ZERO(fd_set *fdset)  int FD_ISSET(int fd,fd_set *fdset) 一般的来说当我们在向文件读写时,进程有可能在读写出阻塞,直到一定的条件满足. 比如我们从一个套接字读数据时,可能缓冲区里面没有数据可读 (通信的对方还没有 发送数据过来),这个时候我们的读调用就会等待(阻塞)直到有数据可读.如果我们不 希望阻塞,我们的一个选择是用select系统 调用. 只要我们设置好select的各个参数,那么当文件可以读写的时候select回"通知"我们 说可以读写了. readfds所有要读的文件文 件描述符的集合  writefds所有要的写文件文件描述符的集合  exceptfds其他的服要向我们通知的文件描述符  timeout超时设置.  nfds所有我们监控的文件描述符中最大的那一个加1  在我们调用select时进程会一直阻塞直到以下的一种情况发生. 1)有文件可以读.2)有文件可以写.3)超时所设置的时间到.  为了设置文件描述符我们要使用几个宏. FD_SET将fd加入到fdset  FD_CLR将fd从fdset里面清除  FD_ZERO从fdset中清除所有的文件描述符  FD_ISSET判断fd是否在fdset集合中  使用select的一个例子  int use_select(int *readfd,int n) {    fd_set my_readfd;    int maxfd;    int i;        maxfd=readfd[0];    for(i=1;i     if(readfd[i]>maxfd) maxfd=readfd[i];    while(1)    {         /*   将所有的文件描述符加入   */         FD_ZERO(&my_readfd);         for(i=0;i             FD_SET(readfd[i],*my_readfd);         /*     进程阻塞                 */         select(maxfd+1,& my_readfd,NULL,NULL,NULL);          /*        有东西可以读了       */         for(i=0;i           if(FD_ISSET(readfd[i],&my_readfd))               {                   /* 原来是我可以读了  */                          we_read(readfd[i]);               }    } } 使用select后我们的服务器程序就变成了.          初始话(socket,bind,listen);              while(1)         {         设置监听读写文件描述符(FD_*);                     调用select;                  如果是倾听套接字就绪,说明一个新的连接请求建立              {                  建立连接(accept);                 加入到监听文件描述符中去;              }        否则说明是一个已经连接过的描述符                 {                     进行操作(read或者write);                  }                                  }                多路复用I/O可以解决资源限制的问题.着模型实际上是将UDP循环模型用在了TCP上面. 这也就带来了一些问题.如由于服务器依次处理客户的请求,所以可能会导致有的客户 会等待很久.  9.5 并发服务器:UDP服务器  人们把并发的概念用于UDP就得到了并发UDP服务器模型. 并发UDP服务器模型其实是简单的.和并发的TCP服务器模型一样是创建一个子进程来处理的 算法和并发的TCP模型一样.  除非服务器在处理客户端的请求所用的时间比较长以外,人们实际上很少用这种模型.  9.6 一个并发TCP服务器实例  #include  #include  #include  #include  #include  #define MY_PORT         8888 int main(int argc ,char **argv) {  int listen_fd,accept_fd;  struct sockaddr_in     client_addr;  int n;    if((listen_fd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0))<0)   {         printf("Socket Error:%s\n\a",strerror(errno));         exit(1);   }    bzero(&client_addr,sizeof(struct sockaddr_in));  client_addr.sin_family=AF_INET;  client_addr.sin_port=htons(MY_PORT);  client_addr.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY);  n=1;  /* 如果服务器终止后,服务器可以第二次快速启动而不用等待一段时间  */  setsockopt(listen_fd,SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,&n,sizeof(int));  if(bind(listen_fd,(struct sockaddr *)&client_addr,sizeof(client_addr))<0)   {         printf("Bind Error:%s\n\a",strerror(errno));         exit(1);   }   listen(listen_fd,5);   while(1)   {    accept_fd=accept(listen_fd,NULL,NULL);    if((accept_fd<0)&&(errno==EINTR))           continue;    else if(accept_fd<0)     {         printf("Accept Error:%s\n\a",strerror(errno));         continue;     }   if((n=fork())==0)    {         /* 子进程处理客户端的连接 */         char buffer[1024];         close(listen_fd);         n=read(accept_fd,buffer,1024);         write(accept_fd,buffer,n);         close(accept_fd);         exit(0);    }    else if(n<0)         printf("Fork Error:%s\n\a",strerror(errno));    close(accept_fd);   } }  你可以用我们前面写客户端程序来调试着程序,或者是用来telnet调试