Linux中 socket编程中多进程/多线程TCP并发服务器模型

一、循环服务器(while)【不常用】

  1. 一次只能处理一个客户端的请求，等这个客户端退出后，才能处理下一个客户端。
  2. 缺点：循环服务器所处理的客户端不能有耗时操作。

模型

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

源码

#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查看本机ipint main(int argc, const char *argv[])
{//创建流式套接字int sfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);if(sfd < 0){ERR_MSG("socket");return -1;}printf("sfd= %d\n",sfd);                                                                                                    //填充地址信息结构体，真实的地址信息结构体根据地址族制定//AF_INET: man 7 ipstruct sockaddr_in sin;sin.sin_family         = AF_INET;       //必须填AF_INETsin.sin_port           = htons(PORT);   //端口号：1024~49151(网络端口号的字节序)(端口号存储在2个字节的无符号整数中)sin.sin_addr.s_addr    = inet_addr(IP); //本机IP inconfig查看(本机IP地址的字节序)//设置端口允许端口被快速复用int reuse = 1;if(setsockopt(sfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &reuse, sizeof(reuse)) < 0){ERR_MSG("setsockopt");return -1;}printf("允许端口快速重用成功\n");//绑定服务器的IP和端口号--->必须绑定( bind )if(bind(sfd , (struct sockaddr*)&sin, sizeof(sin)) < 0){ERR_MSG("bind");return -1;}printf("bind success\n");//将套接字设置为被动监听状态( listen)if( listen(sfd,128) < 0){ERR_MSG("listen");return -1;}printf("listen success\n");struct sockaddr_in cin;   //存储客户端的地址信息socklen_t addrlen = sizeof(cin);int newfd = -1;//从已完成连接的队列中获取一个客户端信息，生成一个新的文件描述符//该文件描述符才是与客户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 客户端连接成功\n",\inet_ntoa(cin.sin_addr),ntohs(cin.sin_port),newfd);char buf[128]="";ssize_t res = 0;while(1){//接收数据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 客户端已下线\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);//发送数据strcat(buf,"*_*");if(send(newfd,buf,sizeof(buf),0) < 0){ERR_MSG("send");return -1;}printf("send succuss\n");}}//关闭所有文件描述符close(newfd);close(sfd);return 0;
}

二、并发服务器【常用】

  1. 可以同时处理多个客户端请求
  2. 父进程 / 主线程专门用于负责连接，创建子进程 / 分支线程用来与客户端交互。

1) 多进程

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);

源码

#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查看本机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("捕获成功\n");//创建流式套接字int sfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);if(sfd < 0){ERR_MSG("socket");return -1;}printf("sfd= %d\n",sfd);                                                                                                    //设置端口允许端口被快速复用int reuse = 1;if(setsockopt(sfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &reuse, sizeof(reuse)) < 0){ERR_MSG("setsockopt");return -1;}printf("允许端口快速重用成功\n");//填充地址信息结构体，真实的地址信息结构体根据地址族制定//AF_INET: man 7 ipstruct sockaddr_in sin;sin.sin_family         = AF_INET;       //必须填AF_INETsin.sin_port           = htons(PORT);   //端口号：1024~49151(网络端口号的字节序)(端口号存储在2个字节的无符号整数中)sin.sin_addr.s_addr    = inet_addr(IP); //本机IP inconfig查看(本机IP地址的字节序)//绑定服务器的IP和端口号--->必须绑定( bind )if(bind(sfd , (struct sockaddr*)&sin, sizeof(sin)) < 0){ERR_MSG("bind");return -1;}printf("bind success\n");//将套接字设置为被动监听状态( listen)if( listen(sfd,128) < 0){ERR_MSG("listen");return -1;}printf("listen success\n");struct sockaddr_in cin;   //存储客户端的地址信息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 客户端连接成功\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);}//关闭所有文件描述符close(sfd);return 0;
}int deal_cli_msg(int newfd,struct sockaddr_in cin)
{char buf[128]="";ssize_t res = 0;while(1){//接收数据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 客户端已下线\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);//发送数据strcat(buf,"*_*");if(send(newfd,buf,sizeof(buf),0) < 0){ERR_MSG("send");return -1;}printf("send succuss\n");}close(newfd);
}

2) 多线程

模型

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

源码

#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，本机IP ifconfigstruct cli_msg
{int newfd;struct sockaddr_in cin;
};void* deal_cli_msg(void* arg);int main(int argc, const char *argv[])
{//创建流式套接字int sfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); if(sfd < 0){   ERR_MSG("socket");return -1; }   printf("socket create success  sfd = %d\n", sfd);//设置允许端口快速被重用int resue = 1;if(setsockopt(sfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &resue, sizeof(resue)) < 0){   ERR_MSG("setsockopt");return -1; }   //填充服务器的地址信息结构体//真实的地址信息结构体根据地址族执行，AF_INET: man 7 ipstruct sockaddr_in sin;sin.sin_family      = AF_INET;      //必须填AF_INET;sin.sin_port        = htons(PORT);  //端口号的网络字节序，1024~49151sin.sin_addr.s_addr = inet_addr(IP);    //IP地址的网络字节序，ifconfig查看//绑定---必须绑定if(bind(sfd, (struct sockaddr*)&sin, sizeof(sin)) < 0){   ERR_MSG("bind");return -1; }   printf("bind success __%d__\n", __LINE__);//将套接字设置为被动监听状态if(listen(sfd, 128) < 0){   ERR_MSG("listen");return -1; }   printf("listen success __%d__\n", __LINE__);//功能：阻塞函数，阻塞等待客户端连接成功。//当客户端连接成功后，会从已完成连接的队列头中获取一个客户端信息，//并生成一个新的文件描述符；新的文件描述符才是与客户端通信的文件描述符struct sockaddr_in cin;     //存储连接成功的客户端的地址信息socklen_t addrlen = sizeof(cin);int newfd = -1; pthread_t tid;struct cli_msg info;while(1){   //主线程负责连接//accept函数阻塞之前，会先预选一个没有被使用过的文件描述符//当解除阻塞后，会判断预选的文件描述符是否被使用//如果被使用了，则重新遍历一个没有被用过的//如果没有被使用，则直接返回预先的文件描述符；newfd = accept(sfd, (struct sockaddr*)&cin, &addrlen);if(newfd < 0){ERR_MSG("accept");return -1; }printf("[%s : %d] newfd=%d 客户端连接成功\n", \inet_ntoa(cin.sin_addr), ntohs(cin.sin_port), newfd);info.newfd = newfd;info.cin = cin;//能运行到当前位置，则代表有客户端连接成功//则需要创建一个分支线程用来，与客户端交互if(pthread_create(&tid, NULL, deal_cli_msg, &info) != 0){fprintf(stderr, "pthread_create failed __%d__\n", __LINE__);return -1; }pthread_detach(tid);        //分离线程}   //关闭所有套接字文件描述符close(sfd);return 0;
}//线程执行体
void* deal_cli_msg(void* arg)   //void* arg = (void*)&info
{//必须要另存，因为同一个进程下的线程共享其附属进程的所有资源//如果使用全局，则会导致每次连接客户端后, newfd和cin会被覆盖//如果使用指针间接访问外部成员变量，也会导致，成员变量被覆盖。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 客户端下线\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);//发送 -- 将数据拼接一个 *_* 发送回去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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