Linux网络部分——TCP服务端、客户端架构分析多进程、多线程、线程池

@bit::Shadow
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目录

单进程、单线程

多进程版本

[基于服务端初始化( accept() )后Run()](#基于服务端初始化( accept() )后Run())

①父进程信号忽略

②使用if(fork()>0)实现孙子进程执行任务,父进程回收但几乎不阻塞

多线程版本

TcpServer::Run()

TcpServer类的内部类ThreadData用于存储对象

TcpServer::Routine2()路由


gitee三版本(必看)

单进程、单线程

实际生产中不会使用。

多进程版本

无论是多进程还是多线程都是服务于小型服务。

长服务:多进程、多线程合适。(xshell)

短服务:线程池合适。(用一次即结束)

多进程的设计理念:父进程不断accept接受子进程,子进程完成任务。

基于服务端初始化( accept() )后Run()

以下均测试通过

父子进程处理原则的模板(目前未处理)

cpp 复制代码
void Run()
{
    //指在服务端监听后的其二处理模块
    assert (!_running);//强限定

    _running = true;
    while(_running)
    {
        //accept接受服务端的监听listensockfd
        struct sockaddr_in client;
        socklen_t len = sizeof (len);
        //阻塞等待
        int sockfd = accept (_listenSockfd, (struct sockaddr *)&client, &len);
        if(sockfd < 0)//-1or返回新的文件描述符
        {
            //此处很复杂,由于当前处于初级学习阶段仅做如此处理
            LOG (LogLevel::FATAL) << "accept faliure";
            exit (ACCEPT_ERROR);
        }

        //vsersion 1 多进程(常用来处理小型任务)
        // 父进程不断accept接受子进程,子进程完成任务。
        pid_t pid = fork ();
        if(pid < 0)
        {
            LOG (LogLevel::ERROR) << "多进程创建错误";
            exit (FORK_ERROR);
        }
        else if(pid == 0)
        {
            // 子进程
            //1. 一文件描述符若不再有进程维护,会怎么样?
            //  答:默认被系统自动回收♻️
            //2. fork的本质是"进程地址表"的拷贝

            // (必做)关闭不必要的文件描述符(健壮性)
            int ret = close (_listenSockfd);
            if(ret < 0)
            {
                LOG (LogLevel::ERROR) << "子进程close failure";
                exit (CLOSE_ERROR);
            }

            Handle (sockfd);
            exit (EXIT_SUCCESS);
        }
        else // pid > 0 pid是子进程的pid
        {
            //父进程
            //关闭不必要的文件描述符+子进程处理
            int ret = close (sockfd);
            if(ret < 0)
            {
                LOG (LogLevel::ERROR) << "父进程进程close failure" << "其子进程为:" << pid;
                exit (CLOSE_ERROR);
            }
            //子进程待处理


        }/*pid*/
    }/*while*/
}/*Run*/

①父进程信号忽略

父进程提前处理signal(SIGCHLD, SIG_IGN); 父进程再无需等待子进程

cpp 复制代码
void Run()
{
    //指在服务端监听后的其二处理模块
    assert (!_running);//强限定

    _running = true;
////////////////////////////////////////
    //多进程处理法则
    signal (SIGCHLD, SIG_IGN);//父进程忽略子进程退出信号由系统代理
////////////////////////////////////////
    while(_running)
    {
        //accept接受服务端的监听listensockfd
        struct sockaddr_in client;
        socklen_t len = sizeof (len);

        //阻塞等待
        int sockfd = accept (_listenSockfd, (struct sockaddr *)&client, &len);
        if(sockfd < 0)//-1or返回新的文件描述符
        {
            //此处很复杂,由于当前处于初级学习阶段仅做如此处理
            LOG (LogLevel::FATAL) << "accept faliure";
            exit (ACCEPT_ERROR);
        }
            printf ("服务端aceept成功\n");
        // sockfd client len

        //vsersion 1 多进程(常用来处理小型任务)
        // 父进程不断accept接受子进程,子进程完成任务。
        pid_t pid = fork ();
        if(pid < 0)
        {
            LOG (LogLevel::ERROR) << "多进程创建错误";
            exit (FORK_ERROR);
        }
        else if(pid == 0)
        {
            // (必做)关闭不必要的文件描述符(健壮性)
            int ret = close (_listenSockfd);
            if(ret < 0)
            {
                LOG (LogLevel::ERROR) << "子进程close failure";
                exit (CLOSE_ERROR);
            }

            Handle (sockfd);
            exit (EXIT_SUCCESS);//由于signal (SIGCHLD, SIG_IGN)系统自动回收
        }
        else // pid > 0 pid是子进程的pid
        {
            //父进程
            //关闭不必要的文件描述符+子进程处理
            int ret = close (sockfd);
            if(ret < 0)
            {
                LOG (LogLevel::ERROR) << "父进程进程close failure" << "其子进程为:" << pid;
                exit (CLOSE_ERROR);
            }

            //子进程处理
            // signal(SIGCHLD, _SIG_IGN) 父进程无需等待 
        }/*pid*/
    }/*while*/
    _running = false;
}/*Run*/

②使用if(fork()>0)实现孙子进程执行任务,父进程回收但几乎不阻塞

cpp 复制代码
void Run()
{
    //指在服务端监听后的其二处理模块
    assert (!_running);//强限定

    _running = true;

    while(_running)
    {
        //accept接受服务端的监听listensockfd
        struct sockaddr_in client;
        socklen_t len = sizeof (len);

        //阻塞等待
        int sockfd = accept (_listenSockfd, (struct sockaddr *)&client, &len);
        if(sockfd < 0)//-1or返回新的文件描述符
        {
            //此处很复杂,由于当前处于初级学习阶段仅做如此处理
            LOG (LogLevel::FATAL) << "accept faliure";
            exit (ACCEPT_ERROR);
        }
        printf ("服务端aceept成功\n");

        //vsersion 1 多进程(常用来处理小型任务)
        // 父进程不断accept接受子进程,子进程完成任务。
        pid_t pid = fork ();
        if(pid < 0)
        {
            LOG (LogLevel::ERROR) << "多进程创建错误";
            exit (FORK_ERROR);
        }
        else if(pid == 0)
        {

            // (必做)关闭不必要的文件描述符(健壮性)
            int ret = close (_listenSockfd);
            if(ret < 0)
            {
                LOG (LogLevel::ERROR) << "子进程close failure";
                exit (CLOSE_ERROR);
            }

            //version 2
            if(fork()>0)//子进程创建孙子进程
            {
                LOG (LogLevel::INFO)
                    << "子进程退出孙子进程执行任务pid:" << pid;
                exit (EXIT_SUCCESS);
            }
            //子进程已退出,孙子进程执行任务。导致父进程不再阻塞(成功执行回收逻辑)
            Handle (sockfd);
            exit (EXIT_SUCCESS);

        }
        else // pid > 0 pid是子进程的pid
        {
            //父进程
            //关闭不必要的文件描述符+子进程处理
            int ret = close (sockfd);
            if(ret < 0)
            {
                LOG (LogLevel::ERROR) << "父进程进程close failure" << "其子进程为:" << pid;
                exit (CLOSE_ERROR);
            }

            //子进程处理
            // signal(SIGCHLD, _SIG_IGN) 父进程无需等待

            int ret2 = wait (&pid);
            if(ret2 < 0)
            {
                LOG (LogLevel::ERROR)
                    << "父进程等待错误,子进程pid:" << pid;
                exit (WAIT_ERROR);
            }
        } /*pid*/
    }/*while*/
    _running = false;
} /*Run*/

多线程版本

测试通过

在搭建时你发现如果不采用内部类(ThreadData),传参问题无法解决(这是受新线程直接调用Handle的原因)多个参数tid sockfd及Handle 因此我们引入ThreadData类对象存储此多个元素实现调用。

较于多进程新线程要接入到Handle必须传递两个参数:1.sokcfd 2.tid 为了实现pthread_detatch与Hanlde传参的要求。

TcpServer::Run()

cpp 复制代码
void Run()
{
    //指在服务端监听后的其二处理模块
    assert (!_running);//强限定

    _running = true;

    while(_running)
    {
        //accept接受服务端的监听listensockfd
        struct sockaddr_in client;

        socklen_t len = sizeof (len);
            // printf ("111\n");
        //阻塞等待
        int sockfd = accept (_listenSockfd, (struct sockaddr *)&client, &len);
        if(sockfd < 0)//-1or返回新的文件描述符
        {
            //此处很复杂,由于当前处于初级学习阶段仅做如此处理
            LOG (LogLevel::FATAL) << "accept faliure";
            exit (ACCEPT_ERROR);
        }
            printf ("服务端aceept成功\n");
            
        // version 3多线程
        // 使得新线程调用Handle,主线程依旧循环接收服务端链接信号
        pthread_t td;
        // 应该怎样记录td?
        ThreadData ThDa(sockfd, td, Handle); //类内类对象存储成员实现单变量传递
        // int ret3 = pthread_create (&td, nullptr, Handle, &sockfd);重载的话代码复用大忌
        //新引入一中间介质成功转换
        int ret3 = pthread_create (&ThDa._td, nullptr, Routine2, &ThDa);

        //line 149 blog总结
    } /*while*/
    _running = false;
} /*Run*/

TcpServer类的内部类ThreadData用于存储对象

注意函数包装器的使用

cpp 复制代码
struct ThreadData
{
    ThreadData(int sockfd, pthread_t td, void(*funt)(int))
    :_sockfd(sockfd), _td(td), _func(funt) 
    {}
    int _sockfd;
    pthread_t _td;
    std::function<void (int)> _func;
};

TcpServer::Routine2()路由

通过类内类对象实现函数调用

cpp 复制代码
static void* Routine2(void* arg)
{
    ThreadData *threadData = static_cast<ThreadData *> (arg);
    //detatch分离!!!
    pthread_detach (threadData->_td);
    threadData->_func (threadData->_sockfd);
}

不得已只得将Handle变为静态属性。

线程池

核心

cpp 复制代码
// Run()
ThreadPool<std::function<void ()>>::GetInstance () \
    ->Enqueue ([this, sockfd] () { this->Handle (sockfd); });

感谢支持,长期连载

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