TCP编程中,在server端调用fork创建子进程,在子进程中接收/处理外部数据。

讨论了TCP服务器端使用socket、bind、listen、accept等操作后,如何通过fork创建子进程处理客户端请求,以及监听套接字在父子进程间的共享与关闭机制。

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【转自水木bbs】 http://www.newsmth.net/nForum/#!article/Programming/79359

标  题: [问题]TCP编程中,父进程执行socket,bind,listen,accept后,这 

发信站: 水木社区 (Fri Jan 24 14:39:31 2014) 
来  源: 114.249.213.144 
  
【以下内容由  daoyu  转寄于  Programming  版】  
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 AnneSun (AnneSun)  于  (Thu Jan 23 21:41:16 2014)  在 
  
[问题]TCP编程中,父进程执行socket,bind,listen,accept后,这  的大作中提到:  
  
TCP编程中,sever端执行socket,bind,listen,accept后,父进程进入等待接收外部链接状态。 
现在server端调用fork创建子进程,在子进程中接收/处理外部数据。 
server端创建的两个套接字分别命名为: 
int sockfd = socket(); 
int accptfd = accept(); 
在fork执行子进程后,sockfd可以close了吗,还是要等到子进程执行完后才能close? 
  
测试的结果是: 
子进程创建完后, close(sockfd)或者不执行close(sockfd),对子进程接收客户端结果没有影响。 
  
问题: 
socket()生成的套接字是监听套接字,它不是应该在服务器的生命期内一直存在吗? 
为何close了监听套接字,服务器还能起作用呢? 
   
  
  
  
  
  
  
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 Orpherus (奥路菲)  于  (Thu Jan 23 21:47:53 2014)  在 
  
Re: [问题]TCP编程中,父进程执行socket,bind,listen,accept后  的大作中提到:  
  
apue看了吗? 关于fork之后父子进程的资源关系 
  
【 在 AnneSun (AnneSun) 的大作中提到: 】 
: TCP编程中,sever端执行socket,bind,listen,accept后,父进程进入等待接收外部链接状态。 
: 现在server端调用fork创建子进程,在子进程中接收/处理外部数据。 
: server端创建的两个套接字分别命名为: 
: ................... 
  
  
  
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 heracules (NULL)  于  (Thu Jan 23 22:28:44 2014)  在 
  
Re: [问题]TCP编程中,父进程执行socket,bind,listen,accept后  的大作中提到:  
  
UNP的第30章没看过? 
【 在 AnneSun (AnneSun) 的大作中提到: 】 
: TCP编程中,sever端执行socket,bind,listen,accept后,父进程进入等待接收外部链接状态。 
: 现在server端调用fork创建子进程,在子进程中接收/处理外部数据。 
: server端创建的两个套接字分别命名为: 
: ................... 
  
  
  
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 AnneSun (AnneSun)  于  (Thu Jan 23 23:38:44 2014)  在 
  
Re: [问题]TCP编程中,父进程执行socket,bind,listen,accept后  的大作中提到:  
  
恩,刚看了一下fork: 
fork复制当前进程,创建新进程。子进程代码和父进程完全相同,他的数据和和父进程也完全相同。父进程中打开的文件描述符默认在子进程中也打开了,其用户根目录,当前工作目录等变量的引用计数会加1. 
但子进程的信号位图,PPID改变了。 
  
当父进程结束后,init进程接管了该子进程,并等待它结束。 
  
因为这些,所以可以关闭监听套接字了。 
  
谢谢啦! 
  
【 在 Orpherus 的大作中提到: 】 
: apue看了吗? 关于fork之后父子进程的资源关系 
:    
  
  
  
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 AnneSun (AnneSun)  于  (Thu Jan 23 23:47:39 2014)  在 
  
Re: [问题]TCP编程中,父进程执行socket,bind,listen,accept后  的大作中提到:  
  
恩,刚才大概看了一下UNP中TCP并发服务器(每个客户一个子进程)的那个例子: 
貌似他是每fork一个子进程,就close一遍监听套接字啊?感觉不合理啊? 
监听套接字不是只有一个吗?close了多次啊 
  
可能需要测测这个例子。。。 
  
  
【 在 heracules 的大作中提到: 】 
: UNP的第30章没看过? 
  
  
  
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 hgoldfish (老鱼)  于  (Thu Jan 23 23:58:04 2014)  在 
  
Re: [问题]TCP编程中,父进程执行socket,bind,listen,accept后  的大作中提到:  
  
这个问题在书上有解释。 
  
【 在 AnneSun (AnneSun) 的大作中提到: 】 
: 恩,刚才大概看了一下UNP中TCP并发服务器(每个客户一个子进程)的那个例子: 
: 貌似他是每fork一个子进程,就close一遍监听套接字啊?感觉不合理啊? 
: 监听套接字不是只有一个吗?close了多次啊 
: ................... 
  
  
  
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 heracules (NULL)  于  (Fri Jan 24 00:15:43 2014)  在 
  
Re: [问题]TCP编程中,父进程执行socket,bind,listen,accept后  的大作中提到:  
  
子进程又不调用accept,close掉侦听fd很自然啊 
【 在 AnneSun (AnneSun) 的大作中提到: 】 
: 恩,刚才大概看了一下UNP中TCP并发服务器(每个客户一个子进程)的那个例子: 
: 貌似他是每fork一个子进程,就close一遍监听套接字啊?感觉不合理啊? 
: 监听套接字不是只有一个吗?close了多次啊 
: ................... 
  
  
  
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 RichyMong (L-I-N-G)  于  (Fri Jan 24 10:16:07 2014)  在 
  
Re: [问题]TCP编程中,父进程执行socket,bind,listen,accept后  的大作中提到:  
  
这个也是引用计数的问题啊。你每fork一次会导致listenfd的引用计数加1 
close使其引用计数减1,当变化0的时候才进程真正的连接关闭,资源释放等工作。 
  
【 在 AnneSun 的大作中提到: 】 
: 恩,刚才大概看了一下UNP中TCP并发服务器(每个客户一个子进程)的那个例子: 
: 貌似他是每fork一个子进程,就close一遍监听套接字啊?感觉不合理啊? 
: 监听套接字不是只有一个吗?close了多次啊 
: ................... 
  
  
  
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 AnneSun (AnneSun)  于  (Fri Jan 24 10:28:12 2014)  在 
  
Re: [问题]TCP编程中,父进程执行socket,bind,listen,accept后  的大作中提到:  
  
恩,有道理。 
  
谢谢啦! 
  
【 在 RichyMong 的大作中提到: 】 
: 这个也是引用计数的问题啊。你每fork一次会导致listenfd的引用计数加1 
: close使其引用计数减1,当变化0的时候才进程真正的连接关闭,资源释放等工作。 
:    
### TCP 套接字迭代服务器 TCP 套接字迭代服务器是一种简单的单线程模型,它通过循环依次处理客户请求。每次只允许一个客户连接并完成通信后才继续等待下一个连接。 工作流程如下: 1. 创建一个监听套接字 `listen_socket` 并绑定到指定的 IP 和口号[^1]。 2. 调用 `listen()` 函数使该套接字处于监听状态。 3. 使用 `accept()` 接受新的连接请求,返回一个新的已连接套接字 `conn_socket`。 4. 读取来自客户的数据并通过 `recv()` 方法获取数据流。 5. 根据业务逻辑处理这些数据,并调用 `send()` 将响应发送回客户。 6. 关闭当前会话的连接 `close(conn_socket)` 后重新回到第 3 步等待新连接。 ```python import socket def tcp_iterative_server(host, port): with socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) as s: s.bind((host, port)) s.listen() while True: conn, addr = s.accept() # Step 3 try: data = conn.recv(1024) # Step 4 if not data: break response = process_data(data.decode()) # Custom processing function conn.sendall(response.encode()) # Step 5 finally: conn.close() # Step 6 ``` --- ### UDP 套接字服务器 UDP 是一种无连接协议,因此不需要建立显式的连接过程即可直接传输数据包。这种特性使得它可以快速广播消息或者实时通讯应用中广泛使用。 实现细节包括以下几个方面: 1. 初始化一个 UDP 套接字对象 `udp_socket` 绑定至特定地址和口上。 2. 利用 `recvfrom()` 来接收任意远程主机发来的信息及其源地址。 3. 对收到的信息按照需求进行分析计算后再封装成回复内容。 4. 最终借助 `sendto()` 发送回应给对应的客户机。 ```python import socket def udp_server(host, port): with socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM) as s: s.bind((host, port)) while True: data, addr = s.recvfrom(1024) # Step 2 processed_data = handle_udp_packet(data.decode(), addr) # Processing logic here. s.sendto(processed_data.encode(), addr) # Step 4 ``` --- ### TCP 多进程并发服务器 为了提高效率支持更多同时在线用户的访问量,在 Linux/Unix 系统下可以创建子进程来单独负责每一个客户的交互操作。这样即使某个用户耗时较长也不会影响其他人的正常使用体验。 主要步骤概述为: 1. 构建基础的服务框架类似于前面提到过的迭代版本。 2. 当检测到来自外部的新链接之后立即启动 fork 子进程专门服务于这个特殊的访客实例。 3. 主进程中再次恢复阻塞模式准备迎接下一波可能到达的要求者们。 ```python import os import socket def tcp_multiprocessing_server(host, port): with socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) as s: s.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, 1) s.bind((host, port)) s.listen() while True: client_conn, addr = s.accept() pid = os.fork() # Create child process to handle connection. if pid == 0: # Child Process s.close() # Close listening socket in the child. handle_client(client_conn, addr) exit(0) elif pid > 0: # Parent Process client_conn.close() # Close connected socket in parent after forking. ``` --- ### TCP 多线程并发服务器 另一种常见的方法就是利用 POSIX 提供的标准库函数 pthreads 实现多线程环境下的网络服务开发方案。相比起传统的分叉机制而言更加轻量化同时也具备更好的跨平台兼容能力。 具体做法如下所示: 1. 类似于之前的准备工作一样先准备好基本设施部分。 2. 不同之处在于每当捕获到一条待解决的任务队列项时就开启独立运行单元去执行具体的事务管理活动。 3. 这里需要注意同步控制问题以免发生资源竞争现象造成不可预期的结果错误情况出现。 ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> #include <unistd.h> #include <arpa/inet.h> #include <pthread.h> void* thread_handler(void *arg); int main(){ int server_sockfd; struct sockaddr_in serv_addr; /* Setup Server Socket */ pthread_t tid; while (1){ // Accept new connections... pthread_create(&tid, NULL, thread_handler, arg); pthread_detach(tid); } } void* thread_handler(void *arg){ char buffer[BUFSIZ]; memset(buffer,'\0',sizeof(buffer)); read(((struct ClientData*)arg)->sockfd,buffer,sizeof(buffer)-1); printf("Received:%s\n",buffer); } ```
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