linux网络编程 | c | 多进程并发服务器实现

丶Darling.2024-12-13 21:49

多进程并发服务器

基于该视频完成

11-多进程并发服务器思路分析_哔哩哔哩_bilibili

通过的是非阻塞忙轮询的方式实现的

和阻塞等待的区别就是，阻塞是真的阻塞了，而这个方式是一直在问有没有请求有没有请求

文章目录

1.核心思路&功能

实现一个服务器可以连接多个客户端，每当accept函数等待到客户端进行连接时 就创建一个子进程;

核心思路：让accept循环阻塞等待客户端，每当有客户端连接时就fork子进程，让子进程去和客户端进行通信，父进程用于监听并使用信号捕捉回收子进程；(子进程关闭用于监听的套接字lfd，父进程关闭用于通信的cfd)

**功能：**客户端输入小写字符串，服务器转成大写返回给客户端

2.代码实现

warp.h

c 复制代码 
#ifndef __WRAP_H_
#define __WRAP_H_
#include<sys/epoll.h>
//#include<event2/event.h>
#include<sys/select.h>
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<unistd.h>
#include<fcntl.h>
#include<errno.h>
#include<string.h>
#include<dirent.h>
#include<sys/stat.h>
#include<wait.h>
#include<sys/mman.h>
#include<signal.h>
#include<pthread.h>
#include<sys/socket.h>
#include<arpa/inet.h>
#include<ctype.h>
#include<strings.h>
#include<netinet/ip.h>
#define SRV_PORT 1234


void perr_exit(const char *s);
int Accept(int fd,struct sockaddr *sa,socklen_t * salenptr);
int Bind(int fd, const struct sockaddr *sa, socklen_t salen);
int Connect(int fd, const struct sockaddr *sa, socklen_t addrlen);
int Listen(int fd, int backlog);
int Socket(int family, int type, int protocol);
size_t Read(int fd, void *ptr, size_t nbytes);
ssize_t Write(int fd,const void *ptr,size_t nbytes);
int Close(int fd);
ssize_t Readn(int fd, void *vptr, size_t n);
ssize_t Writen(int fd, const void *vptr, size_t n);
ssize_t my_read(int fd, char  *ptr);
ssize_t Readline(int fd, void *vptr, size_t maxlen);



#endif

warp.c

c 复制代码 
#include"warp.h"


void perr_exit(const char *s)
{
	perror(s);
	exit(1);
}

int Accept(int fd,struct sockaddr *sa,socklen_t * salenptr)
{
	int n;
again:
	if((n=accept(fd,sa,salenptr))<0)
	{
		if((errno==ECONNABORTED)||(errno==EINTR))
			goto again;
		else
			perr_exit("accept error");
	}
	return n;
}

int Bind(int fd, const struct sockaddr *sa, socklen_t salen)
{
	int n;
	if((n=bind(fd,sa,salen))<0)
		perr_exit("bind error");

	return n;
}

int Connect(int fd, const struct sockaddr *sa, socklen_t addrlen)
{
	int n;
	n=connect(fd,sa,addrlen);
	if(n<0)
	{
		perr_exit("connect error");
	}
	return n;
}

int Listen(int fd, int backlog)
{
	int n;
	if((n=listen(fd,backlog))<0)
		perr_exit("listen error");
	return n;
}

int Socket(int family, int type, int protocol)
{
	int n;
	if((n=socket(family,type,protocol))<0)
		perr_exit("socket error");
	return n;
}

size_t Read(int fd, void *ptr, size_t nbytes)
{
	ssize_t n;
again:
	if((n=read(fd,ptr,nbytes))==-1)
	{
		if(errno==EINTR)
			goto again;
		else
			return -1;
	}
	return n;
}

ssize_t Write(int fd,const void *ptr,size_t nbytes)
{
	ssize_t n;
again:
	if((n=write(fd,ptr,nbytes))==-1)
	{
		if(errno==EINTR)
			goto again;
		else
			return -1;
	}

	return 0;
}

int Close(int fd)
{
	int n;
	if((n=close(fd))==-1)
		perr_exit("close error");

	return n;
}

ssize_t Readn(int fd, void *vptr, size_t n)
{
	size_t nleft;
	ssize_t nread;
	char *ptr;

	ptr=vptr;
	nleft=n;

	while(nleft>0)
	{
		if((nread=read(fd,ptr,nleft))<0)
		{
			if(errno==EINTR)
				nread=0;
			else
				return -1;
		}
		else if(nread==0)
			break;
	
	}
}
ssize_t Writen(int fd, const void *vptr, size_t n)
{
	size_t nleft;
	ssize_t nwritten;
	char *ptr;

	ptr=(char *)vptr;
	nleft=n;

	while(nleft>0)
	{
		if((nwritten=write(fd,ptr,nleft))<=0)
		{
			if(nwritten<0&&errno==EINTR)
				nwritten=0;
			else
				return -1;
		}
		nleft-=nwritten;
		ptr+=nwritten;
	}
	return n;
}

ssize_t my_read(int fd, char  *ptr)
{
	static int read_cnt;
	static char *read_ptr;
	static char read_buf[100];

	if(read_cnt<=0)
	{
again:
		if((read_cnt=read(fd,read_buf,sizeof(read_buf)))<0)
		{
			if(errno==EINTR)
				goto again;
			return -1;
		}else if(read_cnt==0)
			return 0;
		read_ptr=read_buf;
	}
	read_cnt--;
	*ptr=*read_ptr++;
	return 1;
}

ssize_t Readline(int fd, void *vptr, size_t maxlen)
{
	ssize_t n,rc;
	char c,*ptr;
	ptr=vptr;

	for(n=1;n<maxlen;n++)
	{
		if((rc=my_read(fd,&c))==1)
		{
			*ptr++=c;
			if(c=='\n')
				break;
		}else if(rc==0)
		{
			*ptr=0;
			return n-1;
		}
		else	
			return -1;
	}
	*ptr=0;
	return n;
}

multi_process_concurrency_sever.c

c 复制代码 
#include"warp.h"

//回调函数，父进程用来完成子进程回收的
void catch_child(int signum)
{
    while((waitpid(0,NULL,WNOHANG))>0);
    return ;
}

int main(int argc,char *argv[])
{
    int lfd,cfd;
    pid_t pid;
    int ret;
    char buf[1024];
    struct sockaddr_in srv_addr,clt_addr;
    socklen_t clt_addr_len;
    //地址结构清0
    bzero(&srv_addr,sizeof(srv_addr));

    srv_addr.sin_family=AF_INET;
    srv_addr.sin_port=htons(SRV_PORT);
    srv_addr.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY);

    lfd=Socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);

    Bind(lfd,(struct sockaddr*)&srv_addr,sizeof(srv_addr));

    Listen(lfd,128);

    clt_addr_len=sizeof(clt_addr);

    int i;
    while(1)
    {
        cfd=Accept(lfd,(struct sockaddr *)&clt_addr,&clt_addr_len);
        pid=fork();
        if(pid<0)
        {
            perr_exit("fork error");
        }
        else if(pid==0)//子进程
        {
            //关闭用不到的socket
            close(lfd);
            for(;;)
            {
                ret=Read(cfd,buf,sizeof(buf));
                if(ret==0)
                {
                    Close(cfd);
                    exit(1);
                }
                //逻辑处理部分
                for(i=0;i<ret;i++)
                    buf[i]=toupper(buf[i]);
                write(cfd,buf,ret);
                write(STDOUT_FILENO,buf,ret);
            }
        }
        else//父进程
        {
            //注册信号
            struct sigaction act;
            act.sa_handler=catch_child;
            sigemptyset(&act.sa_mask);
            act.sa_flags=0;
            ret=sigaction(SIGCHLD,&act,NULL);
            if(ret!=0)
            {
                perr_exit("sigaction error");
            }
            Close(cfd);
            continue;
        }
    }

    return 0;
}
gcc 复制代码 
gcc warp.c multi_process_concurrency_sever.c -o multi_process_concurrency_sever

运行图

两个客户端访问服务器端

3.代码解释

1.指定的固定端口号为1234

也可以用argv接受ip和port参数

2.srv_addr.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY);

  • sin_addr是struct sockaddr_in结构体中的一个嵌套结构体，其成员s_addr用于存放 IP 地址信息（以 32 位整数形式表示）。htonl函数和htons类似，不过它是将主机字节序的 32 位整数（通常用于 IP 地址）转换为网络字节序。INADDR_ANY是一个特殊的常量，它表示服务器端套接字可以绑定到本机的任意可用 IP 地址上，通过这行代码，将转换为网络字节序后的INADDR_ANY值赋给了srv_addr结构体的sin_addr.s_addr成员，使得服务器能够监听来自本机所有网络接口上对应端口的连接请求。

3.需要用到的调用都需要错误处理，封装到warp.c后进行使用

4.父子进程是共享文件描述符表的

  1. 父子进程共享文件描述符表的含义
    • 在 Unix 和 Linux 系统中，当父进程创建子进程时，子进程会继承父进程的文件描述符表。这意味着父子进程可以通过相同的文件描述符来访问同一个文件或 I/O 资源。文件描述符表是一个进程用于管理打开文件或其他 I/O 设备的表格，其中每个文件描述符是一个整数索引，对应着一个打开的文件或设备的相关信息（如文件状态、读写位置等）。
    • 例如，父进程打开了一个文件，得到文件描述符为 3，当创建子进程后，子进程也会有一个文件描述符为 3，并且这个文件描述符在父子进程中都指向同一个打开的文件。这种共享机制使得父子进程可以方便地共享文件资源，比如共同对一个文件进行读写操作。
  2. 父进程close(5)后子进程的情况
    • 当父进程执行close(5)操作后，只是父进程自己释放了文件描述符 5 所对应的资源。子进程的文件描述符表仍然保留文件描述符 5，并且子进程仍然可以使用文件描述符 5 来访问对应的文件。
    • 原因是父子进程的文件描述符表虽然在创建子进程时是共享的，但它们在操作文件描述符时是相互独立的。父进程的close操作不会影响子进程中已经继承的相同文件描述符。
  3. 子进程是否可以close(5)以及继续访问文件描述符 5 对应的文件
    • 子进程可以执行close(5)操作。当子进程执行close(5)后，它自己释放了文件描述符 5 对应的资源，之后就不能再通过文件描述符 5 来访问原来对应的文件了。
    • 在没有执行close(5)之前，子进程可以继续访问文件描述符 5 对应的文件。它可以进行正常的读写操作（前提是该文件是以合适的模式打开的，如可读可写模式），并且文件的读写位置等状态是在父子进程间共享的。例如，如果父进程已经读取了文件的一部分内容，子进程通过相同的文件描述符 5 继续读取文件时，会从父进程读取后的位置开始读取。

5.子进程做的事情：

close(lfd)关闭监听套接字

read()

逻辑处理：小写转大写

write()

6.父进程做的事情：子进程的回收

close(cfd)

注册信号捕捉函数

在回调函数中，完成子进程的回收

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