本文介绍了网络编程中的循环服务器与并发服务器模型，详细讲解了UDP循环服务器的实现方法，并提供了示例代码。此外还探讨了多进程并发服务器的工作原理及其优势。
分类：
服务器设计技术有很多，按使用的协议来分有 TCP 服务器和 UDP 服务器，按处理方式来分有循环服务器和并发服务器。
循环服务器与并发服务器模型
在网络程序里面，一般来说都是许多客户对应一个服务器（多对一），为了处理客户的请求，对服务端的程序就提出了特殊的要求。
目前最常用的服务器模型有：
·循环服务器：服务器在同一时刻只能响应一个客户端的请求
·并发服务器：服务器在同一时刻可以响应多个客户端的请求
UDP 循环服务器的实现方法
UDP 循环服务器每次从套接字上读取一个客户端的请求 -> 处理 -> 然后将结果返回给客户机。
因为 UDP 是非面向连接的，没有一个客户端可以老是占住服务端。只要处理过程不是死循环，或者耗时不是很长，服务器对于每一个客户机的请求在某种程度上来说是能够满足。
UDP 循环服务器模型为：
- socket(...); // 创建套接字
- bind(...); // 绑定
- while(1)
- {
- recvfrom(...); // 接收客户端的请求
- process(...); // 处理请求
- sendto(...); // 反馈处理结果
- }
socket(...); // 创建套接字 bind(...); // 绑定 while(1) { recvfrom(...); // 接收客户端的请求 process(...); // 处理请求 sendto(...); // 反馈处理结果 }
示例代码如下：
- #include <stdio.h>
- #include <stdlib.h>
- #include <string.h>
- #include <unistd.h>
- #include <sys/socket.h>
- #include <netinet/in.h>
- #include <arpa/inet.h>
- int main(int argc, char *argv[])
- {
- unsigned short port = 8080; // 本地端口
- int sockfd;
- sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0); // 创建udp套接字
- if(sockfd < 0)
- {
- perror("socket");
- exit(-1);
- }
- // 初始化本地网络信息
- struct sockaddr_in my_addr;
- bzero(&my_addr, sizeof(my_addr)); // 清空
- my_addr.sin_family = AF_INET; // IPv4
- my_addr.sin_port = htons(port); // 端口
- my_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); // ip
- printf("Binding server to port %d\n", port);
- // 绑定
- int err_log;
- err_log = bind(sockfd, (struct sockaddr*)&my_addr, sizeof(my_addr));
- if(err_log != 0)
- {
- perror("bind");
- close(sockfd);
- exit(-1);
- }
- printf("receive data...\n");
- while(1)
- {
- int recv_len;
- char recv_buf[512] = {0};
- struct sockaddr_in client_addr;
- char cli_ip[INET_ADDRSTRLEN] = "";//INET_ADDRSTRLEN=16
- socklen_t cliaddr_len = sizeof(client_addr);
- // 接收客户端数据
- recv_len = recvfrom(sockfd, recv_buf, sizeof(recv_buf), 0, (struct sockaddr*)&client_addr, &cliaddr_len);
- // 处理数据，这里只是把接收过来的数据打印
- inet_ntop(AF_INET, &client_addr.sin_addr, cli_ip, INET_ADDRSTRLEN);
- printf("\nip:%s ,port:%d\n",cli_ip, ntohs(client_addr.sin_port)); // 客户端的ip
- printf("data(%d):%s\n",recv_len,recv_buf); // 客户端的数据
- // 反馈结果，这里把接收直接到客户端的数据回复过去
- sendto(sockfd, recv_buf, recv_len, 0, (struct sockaddr*)&client_addr, cliaddr_len);
- }
- close(sockfd);
- return 0;
- }
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
int main(int argc, char *argv[])
{
unsigned short port = 8080; // 本地端口
int sockfd;
sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0); // 创建udp套接字
if(sockfd < 0)
{
perror("socket");
exit(-1);
}
// 初始化本地网络信息
struct sockaddr_in my_addr;
bzero(&my_addr, sizeof(my_addr)); // 清空
my_addr.sin_family = AF_INET; // IPv4
my_addr.sin_port = htons(port); // 端口
my_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); // ip
printf("Binding server to port %d\n", port);
// 绑定
int err_log;
err_log = bind(sockfd, (struct sockaddr*)&my_addr, sizeof(my_addr));
if(err_log != 0)
{
perror("bind");
close(sockfd);
exit(-1);
}
printf("receive data...\n");
while(1)
{
int recv_len;
char recv_buf[512] = {0};
struct sockaddr_in client_addr;
char cli_ip[INET_ADDRSTRLEN] = "";//INET_ADDRSTRLEN=16
socklen_t cliaddr_len = sizeof(client_addr);
// 接收客户端数据
recv_len = recvfrom(sockfd, recv_buf, sizeof(recv_buf), 0, (struct sockaddr*)&client_addr, &cliaddr_len);
// 处理数据，这里只是把接收过来的数据打印
inet_ntop(AF_INET, &client_addr.sin_addr, cli_ip, INET_ADDRSTRLEN);
printf("\nip:%s ,port:%d\n",cli_ip, ntohs(client_addr.sin_port)); // 客户端的ip
printf("data(%d):%s\n",recv_len,recv_buf); // 客户端的数据
// 反馈结果，这里把接收直接到客户端的数据回复过去
sendto(sockfd, recv_buf, recv_len, 0, (struct sockaddr*)&client_addr, cliaddr_len);
}
close(sockfd);
return 0;
}运行结果如下：
TCP 循环服务器的实现方法
TCP 循环服务器接受一个客户端的连接，然后处理，完成了这个客户的所有请求后，断开连接。TCP 循环服务器一次只能处理一个客户端的请求，只有在这个客户的所有请求满足后，服务器才可以继续后面的请求。如果有一个客户端占住服务器不放时，其它的客户机都不能工作了，因此，TCP 服务器一般很少用循环服务器模型的。
TCP循环服务器模型为：
- socket(...);// 创建套接字
- bind(...);// 绑定
- listen(...);// 监听
- while(1)
- {
- accept(...);// 取出客户端的请求连接
- process(...);// 处理请求，反馈结果
- close(...);// 关闭连接套接字：accept()返回的套接字
- }
socket(...);// 创建套接字 bind(...);// 绑定 listen(...);// 监听 while(1) { accept(...);// 取出客户端的请求连接 process(...);// 处理请求，反馈结果 close(...);// 关闭连接套接字：accept()返回的套接字 }
示例代码如下：
- #include <stdio.h>
- #include <stdlib.h>
- #include <string.h>
- #include <unistd.h>
- #include <sys/socket.h>
- #include <netinet/in.h>
- #include <arpa/inet.h>
- int main(int argc, char *argv[])
- {
- unsigned short port = 8080; // 本地端口
- // 创建tcp套接字
- int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
- if(sockfd < 0)
- {
- perror("socket");
- exit(-1);
- }
- // 配置本地网络信息
- struct sockaddr_in my_addr;
- bzero(&my_addr, sizeof(my_addr)); // 清空
- my_addr.sin_family = AF_INET; // IPv4
- my_addr.sin_port = htons(port); // 端口
- my_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); // ip
- // 绑定
- int err_log = bind(sockfd, (struct sockaddr*)&my_addr, sizeof(my_addr));
- if( err_log != 0)
- {
- perror("binding");
- close(sockfd);
- exit(-1);
- }
- // 监听，套接字变被动
- err_log = listen(sockfd, 10);
- if(err_log != 0)
- {
- perror("listen");
- close(sockfd);
- exit(-1);
- }
- printf("listen client @port=%d...\n",port);
- while(1)
- {
- struct sockaddr_in client_addr;
- char cli_ip[INET_ADDRSTRLEN] = "";
- socklen_t cliaddr_len = sizeof(client_addr);
- // 取出客户端已完成的连接
- int connfd;
- connfd = accept(sockfd, (struct sockaddr*)&client_addr, &cliaddr_len);
- if(connfd < 0)
- {
- perror("accept");
- continue;
- }
- // 打印客户端的ip和端口
- inet_ntop(AF_INET, &client_addr.sin_addr, cli_ip, INET_ADDRSTRLEN);
- printf("----------------------------------------------\n");
- printf("client ip=%s,port=%d\n", cli_ip,ntohs(client_addr.sin_port));
- // 接收数据
- char recv_buf[512] = {0};
- int len = recv(connfd, recv_buf, sizeof(recv_buf), 0);
- // 处理数据，这里只是打印接收到的内容
- printf("\nrecv data:\n");
- printf("%s\n",recv_buf);
- // 反馈结果
- send(connfd, recv_buf, len, 0);
- close(connfd); //关闭已连接套接字
- printf("client closed!\n");
- }
- close(sockfd); //关闭监听套接字
- return 0;
- }
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
int main(int argc, char *argv[])
{
unsigned short port = 8080; // 本地端口
// 创建tcp套接字
int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
if(sockfd < 0)
{
perror("socket");
exit(-1);
}
// 配置本地网络信息
struct sockaddr_in my_addr;
bzero(&my_addr, sizeof(my_addr)); // 清空
my_addr.sin_family = AF_INET; // IPv4
my_addr.sin_port = htons(port); // 端口
my_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); // ip
// 绑定
int err_log = bind(sockfd, (struct sockaddr*)&my_addr, sizeof(my_addr));
if( err_log != 0)
{
perror("binding");
close(sockfd);
exit(-1);
}
// 监听，套接字变被动
err_log = listen(sockfd, 10);
if(err_log != 0)
{
perror("listen");
close(sockfd);
exit(-1);
}
printf("listen client @port=%d...\n",port);
while(1)
{
struct sockaddr_in client_addr;
char cli_ip[INET_ADDRSTRLEN] = "";
socklen_t cliaddr_len = sizeof(client_addr);
// 取出客户端已完成的连接
int connfd;
connfd = accept(sockfd, (struct sockaddr*)&client_addr, &cliaddr_len);
if(connfd < 0)
{
perror("accept");
continue;
}
// 打印客户端的ip和端口
inet_ntop(AF_INET, &client_addr.sin_addr, cli_ip, INET_ADDRSTRLEN);
printf("----------------------------------------------\n");
printf("client ip=%s,port=%d\n", cli_ip,ntohs(client_addr.sin_port));
// 接收数据
char recv_buf[512] = {0};
int len = recv(connfd, recv_buf, sizeof(recv_buf), 0);
// 处理数据，这里只是打印接收到的内容
printf("\nrecv data:\n");
printf("%s\n",recv_buf);
// 反馈结果
send(connfd, recv_buf, len, 0);
close(connfd); //关闭已连接套接字
printf("client closed!\n");
}
close(sockfd); //关闭监听套接字
return 0;
}
运行结果如下：
三种并发服务器实现方法
一个好的服务器,一般都是并发服务器（同一时刻可以响应多个客户端的请求）。并发服务器设计技术一般有：多进程服务器、多线程服务器、I/O复用服务器等。
多进程并发服务器
在 Linux 环境下多进程的应用很多,其中最主要的就是网络/客户服务器。多进程服务器是当客户有请求时，服务器用一个子进程来处理客户请求。父进程继续等待其它客户的请求。这种方法的优点是当客户有请求时，服务器能及时处理客户，特别是在客户服务器交互系统中。对于一个 TCP 服务器,客户与服务器的连接可能并不马上关闭，可能会等到客户提交某些数据后再关闭，这段时间服务器端的进程会阻塞，所以这时操作系统可能调度其它客户服务进程，这比起循环服务器大大提高了服务性能。
TCP多进程并发服务器
TCP 并发服务器的思想是每一个客户机的请求并不由服务器直接处理，而是由服务器创建一个子进程来处理。
示例代码如下：
- #include <stdio.h>
- #include <stdlib.h>
- #include <string.h>
- #include <unistd.h>
- #include <sys/socket.h>
- #include <netinet/in.h>
- #include <arpa/inet.h>
- int main(int argc, char *argv[])
- {
- unsigned short port = 8080; // 本地端口
- // 创建tcp套接字
- int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
- if(sockfd < 0)
- {
- perror("socket");
- exit(-1);
- }
- // 配置本地网络信息
- struct sockaddr_in my_addr;
- bzero(&my_addr, sizeof(my_addr)); // 清空
- my_addr.sin_family = AF_INET; // IPv4
- my_addr.sin_port = htons(port); // 端口
- my_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); // ip
- // 绑定
- int err_log = bind(sockfd, (struct sockaddr*)&my_addr, sizeof(my_addr));
- if( err_log != 0)
- {
- perror("binding");
- close(sockfd);
- exit(-1);
- }
- // 监听，套接字变被动
- err_log = listen(sockfd, 10);
- if(err_log != 0)
- {
- perror("listen");
- close(sockfd);
- exit(-1);
- }
- while(1) //主进程 循环等待客户端的连接
- {
- char cli_ip[INET_ADDRSTRLEN] = {0};
- struct sockaddr_in client_addr;
- socklen_t cliaddr_len = sizeof(client_addr);
- // 取出客户端已完成的连接
- int connfd = accept(sockfd, (struct sockaddr*)&client_addr, &cliaddr_len);
- if(connfd < 0)
- {
- perror("accept");
- close(sockfd);
- exit(-1);
- }
- pid_t pid = fork();
- if(pid < 0){
- perror("fork");
- _exit(-1);
- }else if(0 == pid){ //子进程 接收客户端的信息，并发还给客户端
- /*关闭不需要的套接字可节省系统资源，
- 同时可避免父子进程共享这些套接字
- 可能带来的不可预计的后果
- */
- close(sockfd); // 关闭监听套接字，这个套接字是从父进程继承过来
- char recv_buf[1024] = {0};
- int recv_len = 0;
- // 打印客户端的 ip 和端口
- memset(cli_ip, 0, sizeof(cli_ip)); // 清空
- inet_ntop(AF_INET, &client_addr.sin_addr, cli_ip, INET_ADDRSTRLEN);
- printf("----------------------------------------------\n");
- printf("client ip=%s,port=%d\n", cli_ip,ntohs(client_addr.sin_port));
- // 接收数据
- while( (recv_len = recv(connfd, recv_buf, sizeof(recv_buf), 0)) > 0 )
- {
- printf("recv_buf: %s\n", recv_buf); // 打印数据
- send(connfd, recv_buf, recv_len, 0); // 给客户端回数据
- }
- printf("client closed!\n");
- close(connfd); //关闭已连接套接字
- exit(0);
- }else if(pid > 0){ // 父进程
- close(connfd); //关闭已连接套接字
- }
- }
- close(sockfd);
- return 0;
- }
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
int main(int argc, char *argv[])
{
unsigned short port = 8080; // 本地端口
// 创建tcp套接字
int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
if(sockfd < 0)
{
perror("socket");
exit(-1);
}
// 配置本地网络信息
struct sockaddr_in my_addr;
bzero(&my_addr, sizeof(my_addr)); // 清空
my_addr.sin_family = AF_INET; // IPv4
my_addr.sin_port = htons(port); // 端口
my_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); // ip
// 绑定
int err_log = bind(sockfd, (struct sockaddr*)&my_addr, sizeof(my_addr));
if( err_log != 0)
{
perror("binding");
close(sockfd);
exit(-1);
}
// 监听，套接字变被动
err_log = listen(sockfd, 10);
if(err_log != 0)
{
perror("listen");
close(sockfd);
exit(-1);
}
while(1) //主进程 循环等待客户端的连接
{
char cli_ip[INET_ADDRSTRLEN] = {0};
struct sockaddr_in client_addr;
socklen_t cliaddr_len = sizeof(client_addr);
// 取出客户端已完成的连接
int connfd = accept(sockfd, (struct sockaddr*)&client_addr, &cliaddr_len);
if(connfd < 0)
{
perror("accept");
close(sockfd);
exit(-1);
}
pid_t pid = fork();
if(pid < 0){
perror("fork");
_exit(-1);
}else if(0 == pid){ //子进程 接收客户端的信息，并发还给客户端
/*关闭不需要的套接字可节省系统资源，
同时可避免父子进程共享这些套接字
可能带来的不可预计的后果
*/
close(sockfd); // 关闭监听套接字，这个套接字是从父进程继承过来
char recv_buf[1024] = {0};
int recv_len = 0;
// 打印客户端的 ip 和端口
memset(cli_ip, 0, sizeof(cli_ip)); // 清空
inet_ntop(AF_INET, &client_addr.sin_addr, cli_ip, INET_ADDRSTRLEN);
printf("----------------------------------------------\n");
printf("client ip=%s,port=%d\n", cli_ip,ntohs(client_addr.sin_port));
// 接收数据
while( (recv_len = recv(connfd, recv_buf, sizeof(recv_buf), 0)) > 0 )
{
printf("recv_buf: %s\n", recv_buf); // 打印数据
send(connfd, recv_buf, recv_len, 0); // 给客户端回数据
}
printf("client closed!\n");
close(connfd); //关闭已连接套接字
exit(0);
}else if(pid > 0){ // 父进程
close(connfd); //关闭已连接套接字
}
}
close(sockfd);
return 0;
}运行结果如下：
多线程服务器
多线程服务器是对多进程的服务器的改进，由于多进程服务器在创建进程时要消耗较大的系统资源，所以用线程来取代进程，这样服务处理程序可以较快的创建。据统计，创建线程与创建进程要快 10100 倍，所以又把线程称为“轻量级”进程。线程与进程不同的是：一个进程内的所有线程共享相同的全局内存、全局变量等信息，这种机制又带来了同步问题。
以下是多线程服务器模板:
示例代码如下：
- #include <stdio.h>
- #include <stdlib.h>
- #include <string.h>
- #include <unistd.h>
- #include <sys/socket.h>
- #include <netinet/in.h>
- #include <arpa/inet.h>
- #include <pthread.h>
- /************************************************************************
- 函数名称： void *client_process(void *arg)
- 函数功能： 线程函数,处理客户信息
- 函数参数： 已连接套接字
- 函数返回： 无
- ************************************************************************/
- void *client_process(void *arg)
- {
- int recv_len = 0;
- char recv_buf[1024] = ""; // 接收缓冲区
- int connfd = (int)arg; // 传过来的已连接套接字
- // 接收数据
- while((recv_len = recv(connfd, recv_buf, sizeof(recv_buf), 0)) > 0)
- {
- printf("recv_buf: %s\n", recv_buf); // 打印数据
- send(connfd, recv_buf, recv_len, 0); // 给客户端回数据
- }
- printf("client closed!\n");
- close(connfd); //关闭已连接套接字
- return NULL;
- }
- //===============================================================
- // 语法格式： void main(void)
- // 实现功能： 主函数，建立一个TCP并发服务器
- // 入口参数： 无
- // 出口参数： 无
- //===============================================================
- int main(int argc, char *argv[])
- {
- int sockfd = 0; // 套接字
- int connfd = 0;
- int err_log = 0;
- struct sockaddr_in my_addr; // 服务器地址结构体
- unsigned short port = 8080; // 监听端口
- pthread_t thread_id;
- printf("TCP Server Started at port %d!\n", port);
- sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); // 创建TCP套接字
- if(sockfd < 0)
- {
- perror("socket error");
- exit(-1);
- }
- bzero(&my_addr, sizeof(my_addr)); // 初始化服务器地址
- my_addr.sin_family = AF_INET;
- my_addr.sin_port = htons(port);
- my_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
- printf("Binding server to port %d\n", port);
- // 绑定
- err_log = bind(sockfd, (struct sockaddr*)&my_addr, sizeof(my_addr));
- if(err_log != 0)
- {
- perror("bind");
- close(sockfd);
- exit(-1);
- }
- // 监听，套接字变被动
- err_log = listen(sockfd, 10);
- if( err_log != 0)
- {
- perror("listen");
- close(sockfd);
- exit(-1);
- }
- printf("Waiting client...\n");
- while(1)
- {
- char cli_ip[INET_ADDRSTRLEN] = ""; // 用于保存客户端IP地址
- struct sockaddr_in client_addr; // 用于保存客户端地址
- socklen_t cliaddr_len = sizeof(client_addr); // 必须初始化!!!
- //获得一个已经建立的连接
- connfd = accept(sockfd, (struct sockaddr*)&client_addr, &cliaddr_len);
- if(connfd < 0)
- {
- perror("accept this time");
- continue;
- }
- // 打印客户端的 ip 和端口
- inet_ntop(AF_INET, &client_addr.sin_addr, cli_ip, INET_ADDRSTRLEN);
- printf("----------------------------------------------\n");
- printf("client ip=%s,port=%d\n", cli_ip,ntohs(client_addr.sin_port));
- if(connfd > 0)
- {
- //由于同一个进程内的所有线程共享内存和变量，因此在传递参数时需作特殊处理，值传递。
- pthread_create(&thread_id, NULL, (void *)client_process, (void *)connfd); //创建线程
- pthread_detach(thread_id); // 线程分离，结束时自动回收资源
- }
- }
- close(sockfd);
- return 0;
- }
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <pthread.h>
/************************************************************************
函数名称： void *client_process(void *arg)
函数功能： 线程函数,处理客户信息
函数参数： 已连接套接字
函数返回： 无
************************************************************************/
void *client_process(void *arg)
{
int recv_len = 0;
char recv_buf[1024] = ""; // 接收缓冲区
int connfd = (int)arg; // 传过来的已连接套接字
// 接收数据
while((recv_len = recv(connfd, recv_buf, sizeof(recv_buf), 0)) > 0)
{
printf("recv_buf: %s\n", recv_buf); // 打印数据
send(connfd, recv_buf, recv_len, 0); // 给客户端回数据
}
printf("client closed!\n");
close(connfd); //关闭已连接套接字
return NULL;
}
//===============================================================
// 语法格式： void main(void)
// 实现功能： 主函数，建立一个TCP并发服务器
// 入口参数： 无
// 出口参数： 无
//===============================================================
int main(int argc, char *argv[])
{
int sockfd = 0; // 套接字
int connfd = 0;
int err_log = 0;
struct sockaddr_in my_addr; // 服务器地址结构体
unsigned short port = 8080; // 监听端口
pthread_t thread_id;
printf("TCP Server Started at port %d!\n", port);
sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); // 创建TCP套接字
if(sockfd < 0)
{
perror("socket error");
exit(-1);
}
bzero(&my_addr, sizeof(my_addr)); // 初始化服务器地址
my_addr.sin_family = AF_INET;
my_addr.sin_port = htons(port);
my_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
printf("Binding server to port %d\n", port);
// 绑定
err_log = bind(sockfd, (struct sockaddr*)&my_addr, sizeof(my_addr));
if(err_log != 0)
{
perror("bind");
close(sockfd);
exit(-1);
}
// 监听，套接字变被动
err_log = listen(sockfd, 10);
if( err_log != 0)
{
perror("listen");
close(sockfd);
exit(-1);
}
printf("Waiting client...\n");
while(1)
{
char cli_ip[INET_ADDRSTRLEN] = ""; // 用于保存客户端IP地址
struct sockaddr_in client_addr; // 用于保存客户端地址
socklen_t cliaddr_len = sizeof(client_addr); // 必须初始化!!!
//获得一个已经建立的连接
connfd = accept(sockfd, (struct sockaddr*)&client_addr, &cliaddr_len);
if(connfd < 0)
{
perror("accept this time");
continue;
}
// 打印客户端的 ip 和端口
inet_ntop(AF_INET, &client_addr.sin_addr, cli_ip, INET_ADDRSTRLEN);
printf("----------------------------------------------\n");
printf("client ip=%s,port=%d\n", cli_ip,ntohs(client_addr.sin_port));
if(connfd > 0)
{
//由于同一个进程内的所有线程共享内存和变量，因此在传递参数时需作特殊处理，值传递。
pthread_create(&thread_id, NULL, (void *)client_process, (void *)connfd); //创建线程
pthread_detach(thread_id); // 线程分离，结束时自动回收资源
}
}
close(sockfd);
return 0;
}
运行结果如下：
注意，上面例子给线程传参有很大的局限性，最简单的一种情况，如果我们需要给线程传多个参数，这时候我们需要结构体传参，这种值传递编译都通不过，这里之所以能够这么值传递，是因为， int 长度时 4 个字节， void * 长度也是 4 个字节。
- int connfd = accept(sockfd, (struct sockaddr*)&client_addr, &cliaddr_len);
- pthread_create(&thread_id, NULL, (void *)client_process, (void *)connfd);
int connfd = accept(sockfd, (struct sockaddr*)&client_addr, &cliaddr_len);
pthread_create(&thread_id, NULL, (void *)client_process, (void *)connfd); 如果考虑类型匹配的话，应该是这么传参，pthread_create()最后一个参数应该传地址（ &connfd ），而不是值：
- int connfd = accept(sockfd, (struct sockaddr*)&client_addr, &cliaddr_len);
- pthread_create(&thread_id, NULL, (void *)client_process, (void *)&connfd);
int connfd = accept(sockfd, (struct sockaddr*)&client_addr, &cliaddr_len);
pthread_create(&thread_id, NULL, (void *)client_process, (void *)&connfd); 但是，如果按地址传递的话，又会有这么一个问题，假如有多个客户端要连接这个服务器，正常的情况下，一个客户端连接对应一个 connfd，相互之间独立不受影响，但是，假如多个客户端同时连接这个服务器，A 客户端的连接套接字为 connfd，服务器正在用这个 connfd 处理数据，还没有处理完，突然来了一个 B 客户端，accept()之后又生成一个 connfd, 因为是地址传递， A 客户端的连接套接字也变成 B 这个了，这样的话，服务器肯定不能再为 A 客户端服务器了，这时候，我们就需要考虑多任务的互斥或同步问题了，这里通过互斥锁来解决这个问题，确保这个connfd值被一个临时变量保存过后，才允许修改。
- #include <pthread.h>
- pthread_mutex_t mutex; // 定义互斥锁，全局变量
- pthread_mutex_init(&mutex, NULL); // 初始化互斥锁，互斥锁默认是打开的
- // 上锁，在没有解锁之前，pthread_mutex_lock()会阻塞
- pthread_mutex_lock(&mutex);
- int connfd = accept(sockfd, (struct sockaddr*)&client_addr, &cliaddr_len);
- //给回调函数传的参数，&connfd，地址传递
- pthread_create(&thread_id, NULL, (void *)client_process, (void *)&connfd); //创建线程
- // 线程回调函数
- void *client_process(void *arg)
- {
- int connfd = *(int *)arg; // 传过来的已连接套接字
- // 解锁，pthread_mutex_lock()唤醒，不阻塞
- pthread_mutex_unlock(&mutex);
- return NULL;
- }
#include <pthread.h>
pthread_mutex_t mutex; // 定义互斥锁，全局变量
pthread_mutex_init(&mutex, NULL); // 初始化互斥锁，互斥锁默认是打开的
// 上锁，在没有解锁之前，pthread_mutex_lock()会阻塞
pthread_mutex_lock(&mutex);
int connfd = accept(sockfd, (struct sockaddr*)&client_addr, &cliaddr_len);
//给回调函数传的参数，&connfd，地址传递
pthread_create(&thread_id, NULL, (void *)client_process, (void *)&connfd); //创建线程
// 线程回调函数
void *client_process(void *arg)
{
int connfd = *(int *)arg; // 传过来的已连接套接字
// 解锁，pthread_mutex_lock()唤醒，不阻塞
pthread_mutex_unlock(&mutex);
return NULL;
}修改的完整代码如下：
- #include <stdio.h>
- #include <stdlib.h>
- #include <string.h>
- #include <unistd.h>
- #include <sys/socket.h>
- #include <netinet/in.h>
- #include <arpa/inet.h>
- #include <pthread.h>
- pthread_mutex_t mutex; // 定义互斥锁，全局变量
- /************************************************************************
- 函数名称： void *client_process(void *arg)
- 函数功能： 线程函数,处理客户信息
- 函数参数： 已连接套接字
- 函数返回： 无
- ************************************************************************/
- void *client_process(void *arg)
- {
- int recv_len = 0;
- char recv_buf[1024] = ""; // 接收缓冲区
- int connfd = *(int *)arg; // 传过来的已连接套接字
- // 解锁，pthread_mutex_lock()唤醒，不阻塞
- pthread_mutex_unlock(&mutex);
- // 接收数据
- while((recv_len = recv(connfd, recv_buf, sizeof(recv_buf), 0)) > 0)
- {
- printf("recv_buf: %s\n", recv_buf); // 打印数据
- send(connfd, recv_buf, recv_len, 0); // 给客户端回数据
- }
- printf("client closed!\n");
- close(connfd); //关闭已连接套接字
- return NULL;
- }
- //===============================================================
- // 语法格式： void main(void)
- // 实现功能： 主函数，建立一个TCP并发服务器
- // 入口参数： 无
- // 出口参数： 无
- //===============================================================
- int main(int argc, char *argv[])
- {
- int sockfd = 0; // 套接字
- int connfd = 0;
- int err_log = 0;
- struct sockaddr_in my_addr; // 服务器地址结构体
- unsigned short port = 8080; // 监听端口
- pthread_t thread_id;
- pthread_mutex_init(&mutex, NULL); // 初始化互斥锁，互斥锁默认是打开的
- printf("TCP Server Started at port %d!\n", port);
- sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); // 创建TCP套接字
- if(sockfd < 0)
- {
- perror("socket error");
- exit(-1);
- }
- bzero(&my_addr, sizeof(my_addr)); // 初始化服务器地址
- my_addr.sin_family = AF_INET;
- my_addr.sin_port = htons(port);
- my_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
- printf("Binding server to port %d\n", port);
- // 绑定
- err_log = bind(sockfd, (struct sockaddr*)&my_addr, sizeof(my_addr));
- if(err_log != 0)
- {
- perror("bind");
- close(sockfd);
- exit(-1);
- }
- // 监听，套接字变被动
- err_log = listen(sockfd, 10);
- if( err_log != 0)
- {
- perror("listen");
- close(sockfd);
- exit(-1);
- }
- printf("Waiting client...\n");
- while(1)
- {
- char cli_ip[INET_ADDRSTRLEN] = ""; // 用于保存客户端IP地址
- struct sockaddr_in client_addr; // 用于保存客户端地址
- socklen_t cliaddr_len = sizeof(client_addr); // 必须初始化!!!
- // 上锁，在没有解锁之前，pthread_mutex_lock()会阻塞
- pthread_mutex_lock(&mutex);
- //获得一个已经建立的连接
- connfd = accept(sockfd, (struct sockaddr*)&client_addr, &cliaddr_len);
- if(connfd < 0)
- {
- perror("accept this time");
- continue;
- }
- // 打印客户端的 ip 和端口
- inet_ntop(AF_INET, &client_addr.sin_addr, cli_ip, INET_ADDRSTRLEN);
- printf("----------------------------------------------\n");
- printf("client ip=%s,port=%d\n", cli_ip,ntohs(client_addr.sin_port));
- if(connfd > 0)
- {
- //给回调函数传的参数，&connfd，地址传递
- pthread_create(&thread_id, NULL, (void *)client_process, (void *)&connfd); //创建线程
- pthread_detach(thread_id); // 线程分离，结束时自动回收资源
- }
- }
- close(sockfd);
- return 0;
- }
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <pthread.h>
pthread_mutex_t mutex; // 定义互斥锁，全局变量
/************************************************************************
函数名称： void *client_process(void *arg)
函数功能： 线程函数,处理客户信息
函数参数： 已连接套接字
函数返回： 无
************************************************************************/
void *client_process(void *arg)
{
int recv_len = 0;
char recv_buf[1024] = ""; // 接收缓冲区
int connfd = *(int *)arg; // 传过来的已连接套接字
// 解锁，pthread_mutex_lock()唤醒，不阻塞
pthread_mutex_unlock(&mutex);
// 接收数据
while((recv_len = recv(connfd, recv_buf, sizeof(recv_buf), 0)) > 0)
{
printf("recv_buf: %s\n", recv_buf); // 打印数据
send(connfd, recv_buf, recv_len, 0); // 给客户端回数据
}
printf("client closed!\n");
close(connfd); //关闭已连接套接字
return NULL;
}
//===============================================================
// 语法格式： void main(void)
// 实现功能： 主函数，建立一个TCP并发服务器
// 入口参数： 无
// 出口参数： 无
//===============================================================
int main(int argc, char *argv[])
{
int sockfd = 0; // 套接字
int connfd = 0;
int err_log = 0;
struct sockaddr_in my_addr; // 服务器地址结构体
unsigned short port = 8080; // 监听端口
pthread_t thread_id;
pthread_mutex_init(&mutex, NULL); // 初始化互斥锁，互斥锁默认是打开的
printf("TCP Server Started at port %d!\n", port);
sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); // 创建TCP套接字
if(sockfd < 0)
{
perror("socket error");
exit(-1);
}
bzero(&my_addr, sizeof(my_addr)); // 初始化服务器地址
my_addr.sin_family = AF_INET;
my_addr.sin_port = htons(port);
my_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
printf("Binding server to port %d\n", port);
// 绑定
err_log = bind(sockfd, (struct sockaddr*)&my_addr, sizeof(my_addr));
if(err_log != 0)
{
perror("bind");
close(sockfd);
exit(-1);
}
// 监听，套接字变被动
err_log = listen(sockfd, 10);
if( err_log != 0)
{
perror("listen");
close(sockfd);
exit(-1);
}
printf("Waiting client...\n");
while(1)
{
char cli_ip[INET_ADDRSTRLEN] = ""; // 用于保存客户端IP地址
struct sockaddr_in client_addr; // 用于保存客户端地址
socklen_t cliaddr_len = sizeof(client_addr); // 必须初始化!!!
// 上锁，在没有解锁之前，pthread_mutex_lock()会阻塞
pthread_mutex_lock(&mutex);
//获得一个已经建立的连接
connfd = accept(sockfd, (struct sockaddr*)&client_addr, &cliaddr_len);
if(connfd < 0)
{
perror("accept this time");
continue;
}
// 打印客户端的 ip 和端口
inet_ntop(AF_INET, &client_addr.sin_addr, cli_ip, INET_ADDRSTRLEN);
printf("----------------------------------------------\n");
printf("client ip=%s,port=%d\n", cli_ip,ntohs(client_addr.sin_port));
if(connfd > 0)
{
//给回调函数传的参数，&connfd，地址传递
pthread_create(&thread_id, NULL, (void *)client_process, (void *)&connfd); //创建线程
pthread_detach(thread_id); // 线程分离，结束时自动回收资源
}
}
close(sockfd);
return 0;
}
I/O复用服务器
I/O 复用技术是为了解决进程或线程阻塞到某个 I/O 系统调用而出现的技术，使进程不阻塞于某个特定的 I/O 系统调用。它也可用于并发服务器的设计，常用函数 select() 或 epoll() 来实现。详情，请看《select、poll、epoll的区别使用》。
- socket(...); // 创建套接字
- bind(...); // 绑定
- listen(...); // 监听
- while(1)
- {
- if(select(...) > 0) // 检测监听套接字是否可读
- {
- if(FD_ISSET(...)>0) // 套接字可读，证明有新客户端连接服务器
- {
- accpet(...);// 取出已经完成的连接
- process(...);// 处理请求，反馈结果
- }
- }
- close(...); // 关闭连接套接字：accept()返回的套接字
- }
socket(...); // 创建套接字 bind(...); // 绑定 listen(...); // 监听 while(1) { if(select(...) > 0) // 检测监听套接字是否可读 { if(FD_ISSET(...)>0) // 套接字可读，证明有新客户端连接服务器 { accpet(...);// 取出已经完成的连接 process(...);// 处理请求，反馈结果 } } close(...); // 关闭连接套接字：accept()返回的套接字 }
示例代码如下：
- #include <stdio.h>
- #include <unistd.h>
- #include <stdlib.h>
- #include <errno.h>
- #include <string.h>
- #include <sys/socket.h>
- #include <sys/types.h>
- #include <netinet/in.h>
- #include <arpa/inet.h>
- #include <sys/select.h>
- #define SERV_PORT 8080
- #define LIST 20 //服务器最大接受连接
- #define MAX_FD 10 //FD_SET支持描述符数量
- int main(int argc, char *argv[])
- {
- int sockfd;
- int err;
- int i;
- int connfd;
- int fd_all[MAX_FD]; //保存所有描述符，用于select调用后，判断哪个可读
- //下面两个备份原因是select调用后，会发生变化，再次调用select前，需要重新赋值
- fd_set fd_read; //FD_SET数据备份
- fd_set fd_select; //用于select
- struct timeval timeout; //超时时间备份
- struct timeval timeout_select; //用于select
- struct sockaddr_in serv_addr; //服务器地址
- struct sockaddr_in cli_addr; //客户端地址
- socklen_t serv_len;
- socklen_t cli_len;
- //超时时间设置
- timeout.tv_sec = 10;
- timeout.tv_usec = 0;
- //创建TCP套接字
- sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
- if(sockfd < 0)
- {
- perror("fail to socket");
- exit(1);
- }
- // 配置本地地址
- memset(&serv_addr, 0, sizeof(serv_addr));
- serv_addr.sin_family = AF_INET; // ipv4
- serv_addr.sin_port = htons(SERV_PORT); // 端口， 8080
- serv_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); // ip
- serv_len = sizeof(serv_addr);
- // 绑定
- err = bind(sockfd, (struct sockaddr *)&serv_addr, serv_len);
- if(err < 0)
- {
- perror("fail to bind");
- exit(1);
- }
- // 监听
- err = listen(sockfd, LIST);
- if(err < 0)
- {
- perror("fail to listen");
- exit(1);
- }
- //初始化fd_all数组
- memset(&fd_all, -1, sizeof(fd_all));
- fd_all[0] = sockfd; //第一个为监听套接字
- FD_ZERO(&fd_read); // 清空
- FD_SET(sockfd, &fd_read); //将监听套接字加入fd_read
- int maxfd;
- maxfd = fd_all[0]; //监听的最大套接字
- while(1){
- // 每次都需要重新赋值，fd_select，timeout_select每次都会变
- fd_select = fd_read;
- timeout_select = timeout;
- // 检测监听套接字是否可读，没有可读，此函数会阻塞
- // 只要有客户连接，或断开连接，select()都会往下执行
- err = select(maxfd+1, &fd_select, NULL, NULL, NULL);
- //err = select(maxfd+1, &fd_select, NULL, NULL, (struct timeval *)&timeout_select);
- if(err < 0)
- {
- perror("fail to select");
- exit(1);
- }
- if(err == 0){
- printf("timeout\n");
- }
- // 检测监听套接字是否可读
- if( FD_ISSET(sockfd, &fd_select) ){//可读，证明有新客户端连接服务器
- cli_len = sizeof(cli_addr);
- // 取出已经完成的连接
- connfd = accept(sockfd, (struct sockaddr *)&cli_addr, &cli_len);
- if(connfd < 0)
- {
- perror("fail to accept");
- exit(1);
- }
- // 打印客户端的 ip 和端口
- char cli_ip[INET_ADDRSTRLEN] = {0};
- inet_ntop(AF_INET, &cli_addr.sin_addr, cli_ip, INET_ADDRSTRLEN);
- printf("----------------------------------------------\n");
- printf("client ip=%s,port=%d\n", cli_ip,ntohs(cli_addr.sin_port));
- // 将新连接套接字加入 fd_all 及 fd_read
- for(i=0; i < MAX_FD; i++){
- if(fd_all[i] != -1){
- continue;
- }else{
- fd_all[i] = connfd;
- printf("client fd_all[%d] join\n", i);
- break;
- }
- }
- FD_SET(connfd, &fd_read);
- if(maxfd < connfd)
- {
- maxfd = connfd; //更新maxfd
- }
- }
- //从1开始查看连接套接字是否可读，因为上面已经处理过0（sockfd）
- for(i=1; i < maxfd; i++){
- if(FD_ISSET(fd_all[i], &fd_select)){
- printf("fd_all[%d] is ok\n", i);
- char buf[1024]={0}; //读写缓冲区
- int num = read(fd_all[i], buf, 1024);
- if(num > 0){
- //收到 客户端数据并打印
- printf("receive buf from client fd_all[%d] is: %s\n", i, buf);
- //回复客户端
- num = write(fd_all[i], buf, num);
- if(num < 0){
- perror("fail to write ");
- exit(1);
- }else{
- //printf("send reply\n");
- }
- }else if(0 == num){ // 客户端断开时
- //客户端退出，关闭套接字，并从监听集合清除
- printf("client:fd_all[%d] exit\n", i);
- FD_CLR(fd_all[i], &fd_read);
- close(fd_all[i]);
- fd_all[i] = -1;
- continue;
- }
- }else {
- //printf("no data\n");
- }
- }
- }
- return 0;
- }
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/types.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/select.h>
#define SERV_PORT 8080
#define LIST 20 //服务器最大接受连接
#define MAX_FD 10 //FD_SET支持描述符数量
int main(int argc, char *argv[])
{
int sockfd;
int err;
int i;
int connfd;
int fd_all[MAX_FD]; //保存所有描述符，用于select调用后，判断哪个可读
//下面两个备份原因是select调用后，会发生变化，再次调用select前，需要重新赋值
fd_set fd_read; //FD_SET数据备份
fd_set fd_select; //用于select
struct timeval timeout; //超时时间备份
struct timeval timeout_select; //用于select
struct sockaddr_in serv_addr; //服务器地址
struct sockaddr_in cli_addr; //客户端地址
socklen_t serv_len;
socklen_t cli_len;
//超时时间设置
timeout.tv_sec = 10;
timeout.tv_usec = 0;
//创建TCP套接字
sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
if(sockfd < 0)
{
perror("fail to socket");
exit(1);
}
// 配置本地地址
memset(&serv_addr, 0, sizeof(serv_addr));
serv_addr.sin_family = AF_INET; // ipv4
serv_addr.sin_port = htons(SERV_PORT); // 端口， 8080
serv_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); // ip
serv_len = sizeof(serv_addr);
// 绑定
err = bind(sockfd, (struct sockaddr *)&serv_addr, serv_len);
if(err < 0)
{
perror("fail to bind");
exit(1);
}
// 监听
err = listen(sockfd, LIST);
if(err < 0)
{
perror("fail to listen");
exit(1);
}
//初始化fd_all数组
memset(&fd_all, -1, sizeof(fd_all));
fd_all[0] = sockfd; //第一个为监听套接字
FD_ZERO(&fd_read); // 清空
FD_SET(sockfd, &fd_read); //将监听套接字加入fd_read
int maxfd;
maxfd = fd_all[0]; //监听的最大套接字
while(1){
// 每次都需要重新赋值，fd_select，timeout_select每次都会变
fd_select = fd_read;
timeout_select = timeout;
// 检测监听套接字是否可读，没有可读，此函数会阻塞
// 只要有客户连接，或断开连接，select()都会往下执行
err = select(maxfd+1, &fd_select, NULL, NULL, NULL);
//err = select(maxfd+1, &fd_select, NULL, NULL, (struct timeval *)&timeout_select);
if(err < 0)
{
perror("fail to select");
exit(1);
}
if(err == 0){
printf("timeout\n");
}
// 检测监听套接字是否可读
if( FD_ISSET(sockfd, &fd_select) ){//可读，证明有新客户端连接服务器
cli_len = sizeof(cli_addr);
// 取出已经完成的连接
connfd = accept(sockfd, (struct sockaddr *)&cli_addr, &cli_len);
if(connfd < 0)
{
perror("fail to accept");
exit(1);
}
// 打印客户端的 ip 和端口
char cli_ip[INET_ADDRSTRLEN] = {0};
inet_ntop(AF_INET, &cli_addr.sin_addr, cli_ip, INET_ADDRSTRLEN);
printf("----------------------------------------------\n");
printf("client ip=%s,port=%d\n", cli_ip,ntohs(cli_addr.sin_port));
// 将新连接套接字加入 fd_all 及 fd_read
for(i=0; i < MAX_FD; i++){
if(fd_all[i] != -1){
continue;
}else{
fd_all[i] = connfd;
printf("client fd_all[%d] join\n", i);
break;
}
}
FD_SET(connfd, &fd_read);
if(maxfd < connfd)
{
maxfd = connfd; //更新maxfd
}
}
//从1开始查看连接套接字是否可读，因为上面已经处理过0（sockfd）
for(i=1; i < maxfd; i++){
if(FD_ISSET(fd_all[i], &fd_select)){
printf("fd_all[%d] is ok\n", i);
char buf[1024]={0}; //读写缓冲区
int num = read(fd_all[i], buf, 1024);
if(num > 0){
//收到 客户端数据并打印
printf("receive buf from client fd_all[%d] is: %s\n", i, buf);
//回复客户端
num = write(fd_all[i], buf, num);
if(num < 0){
perror("fail to write ");
exit(1);
}else{
//printf("send reply\n");
}
}else if(0 == num){ // 客户端断开时
//客户端退出，关闭套接字，并从监听集合清除
printf("client:fd_all[%d] exit\n", i);
FD_CLR(fd_all[i], &fd_read);
close(fd_all[i]);
fd_all[i] = -1;
continue;
}
}else {
//printf("no data\n");
}
}
}
return 0;
}
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