多进程多线程并发服务器

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1、第5章 并发服务器,目录 服务器分类 进程与线程 多进程服务器 多线程服务器,并发服务器,服务器分类,按连接类型分类 面向连接的服务器（如tcp） 面向无连接的服务器（如udp） 按处理方式分类 迭代服务器 并发服务器,迭代服务器 vs. 并发服务器,绑定地址,监听连接,接收连接,处理连接,断开连接,接收请求,处理请求,返回响应,绑定地址,监听连接,接收连接,创建子进程,关闭连接套接字,处理连接,关闭连接套接字,终止子进程,关闭监听套接字,服务器主进程,服务器子进程,TCP迭代服务器,TCP并发服务器,“进程”基本概念,进程定义了一个计算的基本单元，可以认为是一个程序的一次运行。它是一个动态实

2、体，是独立的任务。它拥有独立的地址空间、执行堆栈、文件描述符等。 每个进程拥有独立的地址空间，进程间正常情况下，互不影响，一个进程的崩溃不会造成其他进程的崩溃。 当进程间共享某一资源时，需注意两个问题：同步问题和通信问题。,创建进程,#include #include pid_t fork(void) 返回：父进程中返回子进程的进程ID, 子进程返回0， -1出错 fork后，子进程和父进程继续执行fork（）函数后的指令。子进程是父进程的副本。子进程拥有父进程的数据空间、堆栈的副本。但父、子进程并不共享这些存储空间部分。如果代码段是只读的，则父子进程共享代码段。如果父子进程同时对同一文件描述

3、字操作，而又没有任何形式的同步，则会出现混乱的状况； 父进程中调用fork之前打开的所有描述字在函数fork返回之后子进程会得到一个副本。fork后，父子进程均需要将自己不使用的描述字关闭，有两方面的原因：（1）以免出现不同步的情况；（2）最后能正常关闭描述字,#include #include main() int i, sum; sum = 0; for(i =0;i=2;i+) sum = sum +i; printf(“i=%dn“,i); printf(“sum = %dn“,sum); ,int main(void) pid_t pid; int status; if (pid =

4、 fork() = 0) sleep(2); printf(“child running.n“); printf(“child sleeping.n“); sleep(2); printf(“child dead.n“); exit(0); else if ( pid 0) printf(“parent running .n“); printf(“parent exitn“); exit(0); else printf(“fork error.n“); exit(1); ,创建进程（cont.）,#include #include pid_t vfork(void); 在BSD3.0中开始出现

5、，主要为了解决fork昂贵的开销。它是完全共享的创建，新老进程共享同样的资源，完全没有拷贝。 两者的基本区别在于当使用vfork()创建新进程时，父进程将被暂时阻塞，而子进程则可以借用父进程的地址空间。这个奇特状态将持续直到子进程退出或调用execve()函数，至此父进程才继续执行。,int main(void) pid_t pid; int status; if (pid = vfork() = 0) sleep(2); printf(“child running.n“); printf(“child sleeping.n“); sleep(2); printf(“child dead.n“

6、); exit(0); else if ( pid 0) printf(“parent running .n“); printf(“parent exitn“); exit(0); else printf(“fork error.n“); exit(1); ,运行的结果：,终止进程,进程的终止存在两个可能： 父进程先于子进程终止（init进程领养） 子进程先于主进程终止 对于后者，系统内核为子进程保留一定的状态信息：进程ID、终止状态、CPU时间等；当父进程调用wait或waitpid函数时，获取这些信息；（什么叫“僵尸进程”？） 当子进程正常或异常终止时，系统内核向其父进程发送SIGCHLD

7、信号；缺省情况下，父进程忽略该信号，或者提供一个该信号发生时即被调用的函数。,终止进程（续）,#include void exit(int status); 本函数终止调用进程。关闭所有子进程打开的描述符，向父进程发送SIGCHLD信号，并返回状态。,获取子进程终止信息,#include #include pid_t wait(int *stat_loc); 返回：终止子进程的ID成功；-1出错；stat_loc存储子进程的终止状态（一个整数）； 如果没有终止的子进程，但是有一个或多个正在执行的子进程，则该函数将堵塞，直到有一个子进程终止或者wait被信号中断时，wait返回。 当调用该系统调

8、用时，如果有一个子进程已经终止，则该系统调用立即返回，并释放子进程所有资源。,获取子进程终止信息,在SIGCHLD信号处理函数中使用wait()函数可能会出现一个问题,SIGCHLD,由于linux信号不排队，在SIGCHLD信号同时到来后，信号处理程序中调用了wait函数，其只执行一次，这样将留下2个僵尸进程。可以使用waitpid函数解决这个问题。,获取子进程终止信息,pid_t waitpid(pid_t pid, int *stat_loc, int options); 返回：终止子进程的ID成功；-1出错；stat_loc存储子进程的终止状态； 当pid=-1,option=0时，该

9、函数等同于wait，否则由参数pid和option共同决定函数行为，其中pid参数意义如下： -1：要求知道任何一个子进程的返回状态（等待第一个终止的子进程）； 0：要求知道进程号为pid的子进程的状态； -1: wait for any child process whose process group ID is equal to the absolute value of pid. Options最常用的选项是WNOHANG,它通知内核在没有已终止进程时不要堵塞。,获取子进程终止信息（cont.）,调用wait或waitpid函数时，正常情况下，可能会有以下几种情况： 阻塞（如果其所有子

10、进程都还在运行）； 获得子进程的终止状态并立即返回（如果一个子进程已终止，正等待父进程存取其终止状态）； 出错立即返回（如果它没有任何子进程）,pid_t pid; int stat; while(pid=waitpid(-1,waitpid函数用法,pid_t pid; if (pid=fork() 0) /* parent process */ int child_status; waitpid(pid, ,程序例子： #include #include #include int main(void) pid_t pid; int status; if (pid = fork() = 0)

11、 printf(“child running.n“); sleep(1); printf(“child sleeping.n“); printf(“child dead.n“); exit(0); ,else if ( pid 0) printf(“parent running .n“); waitpid(pid, ,多进程并发服务器状态图,服务器,客户,connect()函数,listenfd,客户/服务器状态图（调用accept函数时）,连接请求,多进程并发服务器状态图（cont.）,服务器,客户,connect()函数,listenfd,客户/服务器状态图（调用accept函数后）,co

12、nnfd,连接建立,多进程并发服务器状态图（cont.）,服务器（父进程）,客户,connect()函数,listenfd,客户/服务器状态图（调用fork函数后）,connfd,连接建立,服务器（子进程）,listenfd,connfd,fork()函数,多进程并发服务器状态图（cont.）,服务器（父进程）,客户,connect()函数,listenfd,客户/服务器状态图（父进程关闭连接套接字，子进程关闭监听套接字）,连接建立,服务器（子进程）,connfd,多进程并发服务器模板, int main(void) int listenfd, connfd; pid_t pid; int B

13、ACKLOG = 5; if (listenfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0) = -1) perror(“Create socket failed.”); exit(1); bind(listenfd, ); listen(listenfd, BACKLOG); while(1) if (connfd = accept(sockfd, NULL, NULL) = -1) perror(“Accept error.”); exit(1); ,多进程并发服务器模板,if(pid = fork() ) 0) /*parent process */ close(

14、connfd); . continue; else if (pid = 0) /*child process */ close(lisetenfd); . exit(0); else printf(“fork errorn”); exit(1); ,一点说明,从以上模板看出，产生新的子进程后，父进程要关闭连接套接字，而子进程要关闭监听套接字，主要原因是： 关闭不需要的套接字可节省系统资源，同时可避免父子进程共享这些套接字可能带来的不可预计的后果； 另一个更重要的原因，是为了正确地关闭连接。和文件描述符一样，每个套接字描述符都有一个“引用计数”。当fork函数返回后，listenfd和connf

15、d的引用计数变为2，而系统只有在某描述符的“引用计数”为0时，才真正关闭该描述符。,多进程并发服务器实例,该实例包括服务器程序和客户程序，具体功能如下： 服务器等待客户连接请求，连接成功后显示客户地址，并接收该客户的名字并显示，然后接收来自客户的信息（字符串）并显示，然后将该字符串反转，并将结果送回客户，之后，继续等待接收该客户的信息直至该客户关闭连接。要求服务器具有同时处理多个客户的能力。 客户首先与服务器连接，接着接收用户输入客户的名字，并将该名字发送给服务器，接收用户输入的字符串，发送给服务器，接收服务器返回的经处理后的字符串，并显示之。之后，继续等待用户输入直至用户输入Ctrl+C，终

16、止连接并退出。,多进程并发服务器服务器,#include #define PORT 1234 #define BACKLOG 10 #define MAXDATASIZE 1000 void process_cli(int connectfd, struct sockaddr_in client); int main(void) int listenfd, connectfd; pid_t pid; struct sockaddr_int server, client; int sin_size; /* Create TCP Socket */ ,if(listenfd=socket(AF_INET