Linux socket编程（二）：多进程服务器

最新推荐文章于 2023-05-15 14:45:06 发布

arccosY

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分类专栏： socket 文章标签：服务器 linux 网络

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文章讲述了如何创建一个多进程服务器，以便同时处理多个客户端的连接请求。服务器通过创建子进程来为每个连接的客户端服务，主进程仅负责接受新的连接，子进程则处理通信。文章强调了在父子进程间正确管理文件描述符以及处理SIGCHLD信号以避免僵尸进程的重要性。

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一、多进程服务器

最简单的的服务器程序执行流程为：创建socket $→\rightarrow$ 绑定监听的IP地址和端口 $→\rightarrow$ 监听客户端连接 $→\rightarrow$ 接受/发送数据。当服务端调用read阻塞等待一个客户端发来数据时，无法同时响应其它客户端的连接请求，无法接受其它客户端发来的数据。要想同时与多个客户端建立连接并处理请求，可以为每个连接的客户端创建一个子进程，在子进程中接受/发送客户端的数据，各个子进程之间互不干扰。

按照《Unix网络编程》中所述，多进程服务端程序的逻辑为：
多进程服务器端程序
主进程只负责Accept客户端连接，将得到的文件描述符交给子进程处理，自己不需要处理。需要注意两点：
父进程中关闭connfd，子进程中关闭listenfd： 每个文件的file_struct中保存了这个文件的引用计数，即有多少个进程持有这个文件的文件描述符，每次close(fd)将文件的引用计数-1，只有当引用计数 == 0时才真正关闭文件。子进程复制父进程的资源，因此fork()创建子进程时复制了connfd和listenfd，这两个socket文件的引用计数+1，在子进程中不需要listenfd，直接关闭，这个操作不会影响父进程中的listenfd，因为这时listenfd对应的socket文件的引用计数继续保持为1，socket不会关闭。同理，父进程中也不需要connfd，可以直接关闭。

子进程执行完成时调用eixt(0)： 子进程执行的代码和父进程是一样的，并不是只会执行if((pid=fork()) == 0)后面这部分。因此子进程完成后显示调用exit(0)让子进程推出，否则子进程还会回到Accept这条语句上，这不是子进程需要做的。

以上流程写成代码就是：

// 子进程执行的函数
void client_handler(int clientfd, int sockfd, unsigned short port) {
    close(sockfd);
    char buffer[1024];
    int ret = 0;
    while (true) {
        memset(buffer, 0, sizeof(buffer));
        printf("receive message from port: %d\t", port);
        if (!receive_message(clientfd, buffer)) {
            break;
        }
    }
    printf("exit child process\n");
}

int main() {
    signal(SIGCHLD, SIG_IGN);
    int sockfd = open_socket();
    int clientfd = 0;
    struct sockaddr_in client_addr;
    int size = sizeof(struct sockaddr);
    while (true) {
        clientfd = accept(sockfd, (struct sockaddr*)&client_addr, (socklen_t*)&size);
        if (fork() > 0) {
            close(clientfd);
            continue;
        } else {
            client_handler(clientfd, sockfd, client_addr.sin_port);
            exit(0);
        }
    }
    close(sockfd);
    return 0;
}

为什么要signal(SIGCHLD,SIG_IGN)： 子进程退出时，会给父进程发送SIGCHLD信号，如果我们没有指定父进程对于SIGCHLD信号的处理函数，会执行默认的处理方式——SIG_DFL，这种处理方式是不处理这个信号（注意：不处理信号不等于丢弃信号），子进程的PCB（task_struct）不会被清理，变为僵尸进程。我们指定signal(SIGCHLD, SIG_IGN)后，代表父进程丢弃SIGCHLD信号，让系统内核负责子进程的销毁。