（4）併發服務器設計原理及多進程服務器
注：所以文章紅色字體代表需要特別注意和有問題還未解決的地方，藍色字體表示需要注意的地方
1. 本文所介紹的程序平臺
開發板：arm9-mini2440
虛擬機爲：Red Hat Enterprise Linux 5
開發板上系統內核版本：linux-2.6.32.2
2.服務器分類
（1）按連接類型劃分：
面向連接的服務器：服務器採用連接型的通信協議，比如TCP協議；
面向無連接的服務器：服務器採用無連接型的通信協議，比如UDP協議；
（2）按處理方式分類
重複**器：每次只處理一個客戶請求；
併發服務器：每次可處理多個客戶請求；
3.unix主要併發技術
（1）進程：每個單獨的進程運行在自己的虛擬地址空間，並且只能通過安全的內核管理機制才能與其他進程交互，若一個進程崩潰不會引起另一個進程崩潰。
（2）線程：與進程不同，在同一進程中的所有線程共享相同的全局變量以及系統分配給進程的資源，因此線程佔用資源較少，若一個線程崩潰會引起處於同一進程裏面的線程崩潰。
（3）I/O多路複用：select()函數實現，它可在多個描述符選擇被激活的相應操作的描述符。
2. 併發服務器算法
（1） 併發無連接服務器算法：由於無連接服務器不需要等待每個已連接上的數據，因此不必採用併發技術，反而如果使用多線程/多進程需要大量的系統開銷。
（2） 併發連接服務器算法：由於面向連接的服務器需要守候每個連接，所以併發很重要。
（3） 單進程/線程的併發服務器算法：由於進程/線程需要的系統開銷較多，所以有時可以採用多路複用I/O來實現處理多個客戶連接，而不必產生多個進程/線程。
4.多進程服務器設計
注意：不同的進程可能維護相同的系統資源（如文件），因而對於進程而言，存在可再入性的問題（可再入性：指的是一段代碼或者一相同功能同時被執行多次，例如某一段代碼是打開文件寫入一段數據，當多個進程同時打開同一個文件寫入就會出現問題了）
創建進程：
#include
#include
pid_t fork( void );
返回值：子進程爲0，父進程中爲子進程ID，出錯爲-1
創建子進程後，子進程擁有的是父進程的副本，意思是兩者不是共享這些存儲空間。
4.1以下是多進程服務器設計實例
功能：
服務器等候客戶連接請求，一旦連接成功顯示客戶地址，接收該客戶的名字並顯示，然後接收來自用戶的信息，每收到一個字符串則顯示，並將字符串反轉，再將反轉的字符串發回客戶端。
客戶端首先與服務器相連，接着發送客戶端名字，然後發送客戶信息，接收到服務器信息並顯示，之後等待用戶輸入Crtl+D，就關閉連接並退出。
//server.c
#include /* These are the usual header files */
#include /* for close() */
#include
#include
#include
#include
#include
#include /* for bzero() */
#define PORT 1234 /* Port that will be opened */
#define BACKLOG 2 /* Number of allowed connections */
#define MAXDATASIZE 1000
void process_cli(int connectfd, sockaddr_in client);
int main()
{
int listenfd, connectfd; /* socket descriptors */
pid_t pid;
struct sockaddr_in server; /* server's address information */
struct sockaddr_in client; /* client's address information */
socklen_t sin_size;
/* Create TCP socket */
if ((listenfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) == -1) {
/* handle exception */
perror("Creating socket failed.");
exit(1);
}
/* 如果服務器終止後,服務器可以第二次快速啓動而不用等待一段時間 */
int opt = SO_REUSEADDR;
setsockopt(listenfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &opt, sizeof(opt));
bzero(&server,sizeof(server));
server.sin_family=AF_INET;
server.sin_port=htons(PORT);
server.sin_addr.s_addr = htonl (INADDR_ANY);
if (bind(listenfd, (struct sockaddr *)&server, sizeof(struct sockaddr)) == -1) {
/* handle exception */
perror("Bind error.");
exit(1);
}
if(listen(listenfd,BACKLOG) == -1){ /* calls listen() */
perror("listen() error\n");
exit(1);
}
sin_size=sizeof(struct sockaddr_in);
while(1)
{
/*accept connection */
if ((connectfd = accept(listenfd,(struct sockaddr *)&client,&sin_size))==-1) {
perror("accept() error\n");
exit(1);
}
/* Create child process to service client */
if ((pid=fork())>0) {
/* parent process */
//父進程把連接描述符關閉
close(connectfd);
continue;
}
else if (pid==0) {
//子進程繼承了父進程的描述符 所以利用子進程處理
/* 子進程處理客戶端的連接 */
/*child process*/
//子進程把偵聽描述符關閉
close(listenfd);
process_cli(connectfd, client);
exit(0);
}
else {
printf("fork error\n");
exit(0);
}
}
close(listenfd); /* close listenfd */
}
void process_cli(int connectfd, sockaddr_in client)
{
int num;
char recvbuf[MAXDATASIZE], sendbuf[MAXDATASIZE], cli_name[MAXDATASIZE];
int len;
printf("You got a connection from %s. ",inet_ntoa(client.sin_addr) ); /* prints client's IP */
/* Get client's name from client */
num = recv(connectfd, cli_name, MAXDATASIZE,0);
if (num == 0) {
close(connectfd);
printf("Client disconnected.\n");
return;
}
cli_name[num - 1] = '\0';
printf("Client's name is %s.\n",cli_name);
while (num = recv(connectfd, recvbuf, MAXDATASIZE,0)) {
recvbuf[num] = '\0';
printf("Received client( %s ) message: %s",cli_name, recvbuf);
for (int i = 0; i < num - 1; i++) {
sendbuf[i] = recvbuf[num - i -2];
}
sendbuf[num - 1] = '\0';
len = strlen(sendbuf);
send(connectfd,sendbuf, len ,0); /* send to the client welcome message */
}
close(connectfd); /* close connectfd */
}
// client.c
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include /* netbd.h is needed for struct hostent =) */
#include
#define PORT 1234 /* Open Port on Remote Host */
#define MAXDATASIZE 100 /* Max number of bytes of data */
void process(FILE *fp, int sockfd);
char* getMessage(char* sendline,int len, FILE* fp);
int main(int argc, char *argv[])
{
int fd; /* files descriptors */
struct hostent *he; /* structure that will get information about remote host */
struct sockaddr_in server; /* server's address information */
if (argc !=2) {
printf("Usage: %s \n",argv[0]);
exit(1);
}
if ((he=gethostbyname(argv[1]))==NULL){ /* calls gethostbyname() */
printf("gethostbyname() error\n");
exit(1);
}
if ((fd=socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0))==-1){ /* calls socket() */
printf("socket() error\n");
exit(1);
}
bzero(&server,sizeof(server));
server.sin_family = AF_INET;
server.sin_port = htons(PORT); /* htons() is needed again */
server.sin_addr = *((struct in_addr *)he->h_addr);
if(connect(fd, (struct sockaddr *)&server,sizeof(struct sockaddr))==-1){ /* calls connect() */
printf("connect() error\n");
exit(1);
}
process(stdin,fd);
close(fd); /* close fd */
}
void process(FILE *fp, int sockfd)
{
char sendline[MAXDATASIZE], recvline[MAXDATASIZE];
int numbytes;
printf("Connected to server. \n");
/* send name to server */
printf("Input name : ");
if ( fgets(sendline, MAXDATASIZE, fp) == NULL) {
printf("\nExit.\n");
return;
}
send(sockfd, sendline, strlen(sendline),0);
/* send message to server */
while (getMessage(sendline, MAXDATASIZE, fp) != NULL) {
send(sockfd, sendline, strlen(sendline),0);
if ((numbytes = recv(sockfd, recvline, MAXDATASIZE,0)) == 0) {
printf("Server terminated.\n");
return;
}
recvline[numbytes]='\0';
printf("Server Message: %s\n",recvline); /* it prints server's welcome message */
}
printf("\nExit.\n");
}
char* getMessage(char* sendline,int len, FILE* fp)
{
printf("Input string to server:");
return(fgets(sendline, MAXDATASIZE, fp));
}