【Linux 網絡編程】多進程、多線程服務器併發模型

服務器在執行 accept 等待客戶端連接時，會阻塞。客戶端連接成功後 accept 函數返回，執行後面的代碼。

如果想要服務器同時爲多個客戶端服務，有以下幾種方式：

• 多進程：每來一個客戶端，就開一個進程與其通訊。
• 多線程：跟多進程類似，但每個客戶端對應一個單獨的線程
• IO多路複用：藉助 select、poll 函數實現

多進程服務器

多進程模型中，爲了避免產生殭屍進程，父進程必須回收子進程資源。通常有兩種方式：

• 創建一個專門的子進程監聽連接，父進程只用於創建和回收進程。
• 父進程通過 accept 阻塞式監聽連接前，通過 signal 註冊 SIGCHLD 子進程退出信號的回調函數。這樣每個子進程退出時都可以通過信號觸發函數執行。

多進程服務器 C 代碼

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <signal.h>
#include <errno.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/wait.h>
#include <arpa/inet.h>

#define SERV_PORT 8888

void child_exit(int sig) {
	wait(NULL);
}

int main() {
	int sfd, cfd;
	int ret;
	int pid;
	int n;
	char buf[BUFSIZ];
	struct sockaddr_in saddr, caddr;
	char cip[BUFSIZ];
	socklen_t clen;

	sfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
	if (sfd < 0) {
		perror("socket error");
		exit(EXIT_FAILURE);
	}
	bzero(&saddr, sizeof(saddr));
	saddr.sin_family = AF_INET;
	saddr.sin_port = htons(SERV_PORT);
	saddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
	ret = bind(sfd, (struct sockaddr *)&saddr, sizeof(saddr));
	if (ret < 0) {
		perror("socket error");
		exit(EXIT_FAILURE);
	}
	ret = listen(sfd, 128);
	if (ret < 0) {
		perror("socket error");
		exit(EXIT_FAILURE);
	}
	signal(SIGCHLD, child_exit);
	while(1) {
		clen = sizeof(caddr);
		cfd = accept(sfd, (struct sockaddr*)&caddr, &clen);
		printf("client IP is:%s, client Port is:%d\n", inet_ntop(AF_INET, &caddr.sin_addr.s_addr, cip, sizeof(cip)), ntohs(caddr.sin_port));
		if (cfd == -1) {
			if (errno == EINTR) {
				continue;
			}
			perror("socket error");
			exit(EXIT_FAILURE);
		}
		pid = fork();
		if (pid == -1) {
			perror("fork");
			exit(EXIT_FAILURE);
		}
		if (pid == 0) {
			close(sfd);
			while(1) {
				n = read(cfd, buf, sizeof(buf));
				if (n == 0) {
					close(cfd);
					exit(0);
				}
				if (n == -1) {
					if (errno == EAGAIN || errno == EINTR) {
						continue;
					}
					perror("read");
					exit(EXIT_FAILURE);
				}
				write(cfd, buf, n);
			}
		} else {
			close(cfd);
			continue;
		}
	}
}

多線程服務器

多線程服務器相比多進程服務器，佔用資源更少。

多線程服務器 C 代碼

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/types.h>
#include <pthread.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>
#include <malloc.h>

#define SERV_PORT 8888

struct routine_arg {
	int cfd;
};

void *start_routine(void *args) {
	printf("hello thread\n");
	struct routine_arg *arg = (struct routine_arg*)args;
	int n;
	char buf[BUFSIZ];
	while(1) {
		n = read(arg->cfd, buf, sizeof(buf));
		if (n == 0) {
			close(arg->cfd);
			return 0;
		} else if (n == -1) {
			if (errno == EINTR) {
				continue;
			}
			perror("read");
			exit(EXIT_FAILURE);
		} else {
			write(arg->cfd, buf, strlen(buf));
			write(STDOUT_FILENO, buf, strlen(buf));
		}
	}
	free(args);
	return (void*)0;
}

int main() {
	int ret;
	int sfd, cfd;
	int n, caddr_len;
	char buf[BUFSIZ];
	char buf_ip[BUFSIZ];
	struct sockaddr_in saddr, caddr;
	pthread_t tid;
	caddr_len = sizeof(caddr);

	sfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
	if (sfd == -1) {
		perror("socket");
		exit(EXIT_FAILURE);
	}

	saddr.sin_family = AF_INET;
	saddr.sin_port = htons(SERV_PORT);
	saddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
	ret = bind(sfd, (struct sockaddr*)&saddr, sizeof(saddr));
	if (ret == -1) {
		perror("bind");
		exit(EXIT_FAILURE);
	}
	listen(sfd, 128);
	while(1) {
		cfd = accept(sfd, (struct sockaddr*)&caddr, &caddr_len);
		if (cfd == -1) {
			perror("accept");
			exit(EXIT_FAILURE);
		}
		printf("client IP is:%s, client Port is:%d\n", inet_ntop(AF_INET, &caddr.sin_addr.s_addr, buf_ip, sizeof(buf_ip)), ntohs(caddr.sin_port));
		
		struct routine_arg *arg = malloc(sizeof(struct routine_arg));
		arg->cfd = cfd;
		pthread_create(&tid, NULL, start_routine, arg);
		pthread_detach(tid);
	}
	return 0;
}