Linux中 socket編程中多進程/多線程TCP并發服務器模型

一、循環服務器(while)【不常用】

  1. 一次只能處理一個客戶端的請求，等這個客戶端退出后，才能處理下一個客戶端。
  2. 缺點：循環服務器所處理的客戶端不能有耗時操作。

模型

sfd = socket();
bind();
listen();
while(1)
{newfd = accept();while(1){recv();send();    }close(newfd);
}
close(sfd);

源碼

#include <stdio.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/types.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <string.h>
#include <netinet/in.h>
#include <netinet/ip.h>
#include <head.h>#define PORT 6666               //1024-49151
#define IP "192.168.122.80"    //ifconfig查看本機ipint main(int argc, const char *argv[])
{//創建流式套接字int sfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);if(sfd < 0){ERR_MSG("socket");return -1;}printf("sfd= %d\n",sfd);                                                                                                    //填充地址信息結構體，真實的地址信息結構體根據地址族制定//AF_INET: man 7 ipstruct sockaddr_in sin;sin.sin_family         = AF_INET;       //必須填AF_INETsin.sin_port           = htons(PORT);   //端口號：1024~49151(網絡端口號的字節序)(端口號存儲在2個字節的無符號整數中)sin.sin_addr.s_addr    = inet_addr(IP); //本機IP inconfig查看(本機IP地址的字節序)//設置端口允許端口被快速復用int reuse = 1;if(setsockopt(sfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &reuse, sizeof(reuse)) < 0){ERR_MSG("setsockopt");return -1;}printf("允許端口快速重用成功\n");//綁定服務器的IP和端口號--->必須綁定( bind )if(bind(sfd , (struct sockaddr*)&sin, sizeof(sin)) < 0){ERR_MSG("bind");return -1;}printf("bind success\n");//將套接字設置為被動監聽狀態( listen)if( listen(sfd,128) < 0){ERR_MSG("listen");return -1;}printf("listen success\n");struct sockaddr_in cin;   //存儲客戶端的地址信息socklen_t addrlen = sizeof(cin);int newfd = -1;//從已完成連接的隊列中獲取一個客戶端信息，生成一個新的文件描述符//該文件描述符才是與客戶端的通信的文件描述符//int newfd = accept(sfd, NULL ,NULL); while(1){newfd = accept(sfd, (struct sockaddr*)&cin, &addrlen);if(newfd < 0){ERR_MSG("accept");return -1;}printf("[%s : %d]newfd=%d 客戶端連接成功\n",\inet_ntoa(cin.sin_addr),ntohs(cin.sin_port),newfd);char buf[128]="";ssize_t res = 0;while(1){//接收數據bzero(buf,sizeof(buf));res=recv(newfd,buf,sizeof(buf),0);if(res < 0){ERR_MSG("res");return -1;}else if(0 == res){printf("[%s : %d]newfd=%d 客戶端已下線\n",\inet_ntoa(cin.sin_addr),ntohs(cin.sin_port),newfd);break;}printf("[%s : %d]newfd=%d : %s\n",\inet_ntoa(cin.sin_addr),ntohs(cin.sin_port),newfd, buf);//發送數據strcat(buf,"*_*");if(send(newfd,buf,sizeof(buf),0) < 0){ERR_MSG("send");return -1;}printf("send succuss\n");}}//關閉所有文件描述符close(newfd);close(sfd);return 0;
}

二、并發服務器【常用】

  1. 可以同時處理多個客戶端請求
  2. 父進程 / 主線程專門用于負責連接，創建子進程 / 分支線程用來與客戶端交互。

1) 多進程

模型

void zombie_callBack(int sig)
{while(waitpid(-1, NULL, WNOHANG) > 0);
}signal(17, zombie_callback);sfd = socket();
bind();
listen();
while(1)
{newfd = accept();if(0 == fork()){close(sfd) ;recv();send();close(newfd);exit(0);   }close(newfd);
}
close(sfd);

源碼

#include <stdio.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/types.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <signal.h>
#include <sys/wait.h>
#include <netinet/in.h>
#include <head.h>#define PORT 6666               //1024-49151
#define IP "192.168.122.80"    //ifconfig查看本機ipint deal_cli_msg(int newfd,struct sockaddr_in cin);void handlr(int sig)
{while(waitpid(-1,NULL,WNOHANG) > 0);
}int main(int argc, const char *argv[])
{if(signal(17,handlr) == SIG_ERR){ERR_MSG("signal");return -1;}printf("捕獲成功\n");//創建流式套接字int sfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);if(sfd < 0){ERR_MSG("socket");return -1;}printf("sfd= %d\n",sfd);                                                                                                    //設置端口允許端口被快速復用int reuse = 1;if(setsockopt(sfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &reuse, sizeof(reuse)) < 0){ERR_MSG("setsockopt");return -1;}printf("允許端口快速重用成功\n");//填充地址信息結構體，真實的地址信息結構體根據地址族制定//AF_INET: man 7 ipstruct sockaddr_in sin;sin.sin_family         = AF_INET;       //必須填AF_INETsin.sin_port           = htons(PORT);   //端口號：1024~49151(網絡端口號的字節序)(端口號存儲在2個字節的無符號整數中)sin.sin_addr.s_addr    = inet_addr(IP); //本機IP inconfig查看(本機IP地址的字節序)//綁定服務器的IP和端口號--->必須綁定( bind )if(bind(sfd , (struct sockaddr*)&sin, sizeof(sin)) < 0){ERR_MSG("bind");return -1;}printf("bind success\n");//將套接字設置為被動監聽狀態( listen)if( listen(sfd,128) < 0){ERR_MSG("listen");return -1;}printf("listen success\n");struct sockaddr_in cin;   //存儲客戶端的地址信息socklen_t addrlen = sizeof(cin);int newfd = -1;pid_t cpid = 0;while(1){newfd = accept(sfd, (struct sockaddr*)&cin, &addrlen);if(newfd < 0){ERR_MSG("accept");return -1;}printf("[%s : %d]newfd=%d 客戶端連接成功\n",\inet_ntoa(cin.sin_addr),ntohs(cin.sin_port),newfd);cpid = fork();if(0 == cpid){close(sfd);deal_cli_msg(newfd,cin);exit(0);}close(newfd);}//關閉所有文件描述符close(sfd);return 0;
}int deal_cli_msg(int newfd,struct sockaddr_in cin)
{char buf[128]="";ssize_t res = 0;while(1){//接收數據bzero(buf,sizeof(buf));res=recv(newfd,buf,sizeof(buf),0);if(res < 0){ERR_MSG("recv");return -1;}else if(0 == res){printf("[%s : %d]newfd=%d 客戶端已下線\n",\inet_ntoa(cin.sin_addr),ntohs(cin.sin_port),newfd);break;}printf("[%s : %d]newfd=%d : %s\n",\inet_ntoa(cin.sin_addr),ntohs(cin.sin_port),newfd, buf);//發送數據strcat(buf,"*_*");if(send(newfd,buf,sizeof(buf),0) < 0){ERR_MSG("send");return -1;}printf("send succuss\n");}close(newfd);
}

2) 多線程

模型

sfd = socket();
bind();
listen();
while(1)
{newfd = accept();pthread_create();     --> callBack();pthread_detach(tid);
}
close(sfd);void* callBack(void* arg)
{參數另存recv();send();close(newfd);pthread_exit(NULL);
}

源碼

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <netinet/in.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <pthread.h>#define ERR_MSG(msg) do{\fprintf(stderr, "line:%d ", __LINE__);\perror(msg);\
}while(0)#define PORT 6666               //1024~49151
#define IP  "127.0.0.1"     //IP地址，本機IP ifconfigstruct cli_msg
{int newfd;struct sockaddr_in cin;
};void* deal_cli_msg(void* arg);int main(int argc, const char *argv[])
{//創建流式套接字int sfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); if(sfd < 0){   ERR_MSG("socket");return -1; }   printf("socket create success  sfd = %d\n", sfd);//設置允許端口快速被重用int resue = 1;if(setsockopt(sfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &resue, sizeof(resue)) < 0){   ERR_MSG("setsockopt");return -1; }   //填充服務器的地址信息結構體//真實的地址信息結構體根據地址族執行，AF_INET: man 7 ipstruct sockaddr_in sin;sin.sin_family      = AF_INET;      //必須填AF_INET;sin.sin_port        = htons(PORT);  //端口號的網絡字節序，1024~49151sin.sin_addr.s_addr = inet_addr(IP);    //IP地址的網絡字節序，ifconfig查看//綁定---必須綁定if(bind(sfd, (struct sockaddr*)&sin, sizeof(sin)) < 0){   ERR_MSG("bind");return -1; }   printf("bind success __%d__\n", __LINE__);//將套接字設置為被動監聽狀態if(listen(sfd, 128) < 0){   ERR_MSG("listen");return -1; }   printf("listen success __%d__\n", __LINE__);//功能：阻塞函數，阻塞等待客戶端連接成功。//當客戶端連接成功后，會從已完成連接的隊列頭中獲取一個客戶端信息，//并生成一個新的文件描述符；新的文件描述符才是與客戶端通信的文件描述符struct sockaddr_in cin;     //存儲連接成功的客戶端的地址信息socklen_t addrlen = sizeof(cin);int newfd = -1; pthread_t tid;struct cli_msg info;while(1){   //主線程負責連接//accept函數阻塞之前，會先預選一個沒有被使用過的文件描述符//當解除阻塞后，會判斷預選的文件描述符是否被使用//如果被使用了，則重新遍歷一個沒有被用過的//如果沒有被使用，則直接返回預先的文件描述符；newfd = accept(sfd, (struct sockaddr*)&cin, &addrlen);if(newfd < 0){ERR_MSG("accept");return -1; }printf("[%s : %d] newfd=%d 客戶端連接成功\n", \inet_ntoa(cin.sin_addr), ntohs(cin.sin_port), newfd);info.newfd = newfd;info.cin = cin;//能運行到當前位置，則代表有客戶端連接成功//則需要創建一個分支線程用來，與客戶端交互if(pthread_create(&tid, NULL, deal_cli_msg, &info) != 0){fprintf(stderr, "pthread_create failed __%d__\n", __LINE__);return -1; }pthread_detach(tid);        //分離線程}   //關閉所有套接字文件描述符close(sfd);return 0;
}//線程執行體
void* deal_cli_msg(void* arg)   //void* arg = (void*)&info
{//必須要另存，因為同一個進程下的線程共享其附屬進程的所有資源//如果使用全局，則會導致每次連接客戶端后, newfd和cin會被覆蓋//如果使用指針間接訪問外部成員變量，也會導致，成員變量被覆蓋。int newfd = ((struct cli_msg*)arg)->newfd;struct sockaddr_in cin = ((struct cli_msg*)arg)->cin;char buf[128] = ""; ssize_t res = -1; while(1){   bzero(buf, sizeof(buf));//接收res = recv(newfd, buf, sizeof(buf), 0); if(res < 0){ERR_MSG("recv");break;}else if(0 == res){fprintf(stderr, "[%s : %d] newfd=%d 客戶端下線\n", \inet_ntoa(cin.sin_addr), ntohs(cin.sin_port), newfd);break;}printf("[%s : %d] newfd=%d : %s\n", \inet_ntoa(cin.sin_addr), ntohs(cin.sin_port), newfd, buf);//發送 -- 將數據拼接一個 *_* 發送回去strcat(buf, "*_*");if(send(newfd, buf, sizeof(buf), 0) < 0){ERR_MSG("send");break;}printf("send success\n");}   close(newfd);pthread_exit(NULL);
}

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