10.4 基于多任务的并发服务器

基于进程的并发服务器模型

从图中可以看出，每当有客户端请求时（连接请求），回声服务器都创建子进程以提供服务。如果请求
的客户端有 5 个，则将创建 5 个子进程来提供服务，为了完成这些任务，需要经过如下过程：

• 第一阶段：回声服务器端（父进程）通过调用 accept 函数受理连接请求
• 第二阶段：此时获取的套接字文件描述符创建并传递给子进程
• 第三阶段：进程利用传递来的文件描述符提供服务

下面是基于多进程实现的并发的回声服务器的服务端：

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

#define BUF_SIZE 30

void error_handling(char *message);
void read_childproc(int sig);

int main(int argc, char *argv[])
{
    int serv_sock = 0;
    int clnt_sock = 0;
    struct sockaddr_in serv_adr;
    struct sockaddr_in clnt_adr;
    socklen_t adr_sz;
    int str_len = 0;

    char buf[BUF_SIZE];
    pid_t pid;
    int state = 0;
    struct sigaction act;

    if (argc != 2)
    {
        printf("Usgae : %s <port>\n", argv[0]);
        exit(1);
    }
    act.sa_handler = read_childproc; //防止僵尸进程
    sigemptyset(&act.sa_mask);
    act.sa_flags = 0;
    state = sigaction(SIGCHLD, &act, 0); //注册信号处理器,把成功的返回值给state

    serv_sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); //创建服务端套接字
    memset(&serv_adr, 0, sizeof(serv_adr));
    serv_adr.sin_family = AF_INET;
    serv_adr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
    serv_adr.sin_port = htons(atoi(argv[1]));

    if (-1 == bind(serv_sock, (struct sockaddr *)&serv_adr, sizeof(serv_adr))) //分配IP地址和端口号
    {
        error_handling("bind() error");
    }
    if (-1 == listen(serv_sock, 5)) //进入等待连接请求状态
    {
        error_handling("listen() error");
    }
    while (1)
    {
        adr_sz = sizeof(clnt_adr);
        clnt_sock = accept(serv_sock, (struct sockaddr *)&clnt_adr, &adr_sz);
        if (clnt_sock == -1)
        {
            continue;
        }
        else
        {
            puts("new client connected...");
        }
        pid = fork(); //此时，父子进程分别带有一个套接字
        if (pid == -1)
        {
            close(clnt_sock);
            continue;
        }
        if (pid == 0) //子进程运行区域,此部分向客户端提供回声服务
        {
            close(serv_sock); //关闭服务器套接字，因为从父进程传递到了子进程
            while ((str_len = read(clnt_sock, buf, BUFSIZ)) != 0)
            {
                write(clnt_sock, buf, str_len);
            }
            close(clnt_sock);
            puts("client disconnected...");
            return 0;
        }
        else
        {
            close(clnt_sock); //通过 accept 函数创建的套接字文件描述符已经复制给子进程，因为服务器端要销毁自己拥有的
        }
    }
    close(serv_sock);
    return 0;
}

void error_handling(char *message)
{
    fputs(message, stderr);
    fputc('\n', stderr);
    exit(1);
}

void read_childproc(int sig)
{
    pid_t pid;
    int status;
    pid = waitpid(-1, &status, WNOHANG);
    printf("removed proc id: %d \n", pid);
}

下面是基于多进程实现的并发的回声服务器的客户端：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/socket.h>

#define BUF_SIZE 1024
void error_handling(char *message);

int main(int argc, char *argv[])
{
    int sock = 0;
    int str_len = 0;
    char message[BUF_SIZE];

    struct sockaddr_in serv_adr;

    if (argc != 3)
    {
        printf("Usage : %s <IP> <port>\n", argv[0]);
        exit(1);
    }

    sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    if (-1 == sock)
    {
        error_handling("socket() error");
    }
    memset(&serv_adr, 0, sizeof(serv_adr));
    serv_adr.sin_family = AF_INET;
    serv_adr.sin_addr.s_addr = inet_addr(argv[1]);
    serv_adr.sin_port = htons(atoi(argv[2]));

    if (-1 == connect(sock, (struct sockaddr *)&serv_adr, sizeof(serv_adr)))
    {
        error_handling("connect() error!");
    }
    else
    {
        puts("Connected...........");
    }
    while (1)
    {
        fputs("Input message(Q to quit): ", stdout);
        fgets(message, BUF_SIZE, stdin);

        if (!strcmp(message, "q\n") || !strcmp(message, "Q\n"))
        {
            break;
        }
        write(sock, message, strlen(message));
        str_len = read(sock, message, BUF_SIZE - 1);
        message[str_len] = 0;
        printf("Message from server: %s", message);
    }
    close(sock);
    return 0;
}

void error_handling(char *message)
{
    fputs(message, stderr);
    fputc('\n', stderr);
    exit(1);
}

运行结果：


关闭两个客户端之后：