服務器線程並發和進程並發

進程和線程的使用在前面博文已經講述完畢，在完成一個最簡單的服務器之后，就是要考慮下如何實現並發服務器了。

要實現服務的並發，只能通過進程和線程兩種方式。

之前提到過listen_fd和connect_fd，listen用於監聽是否有客戶端連接，維護兩個fd隊列，沒完成握手的和完成就緒的。

connect從就緒隊列取描述符，這個connect_fd描述符將用於數據通信，所以要實現並發，就是將connect_fd分發到線程或進程上，由他們去獨立完成通信。

在實際並發服務器應用場合，在IO層大多通過兩個地方來提高代碼效率，一個是描述符處理，一個是線程/進程調度處理。

下圖簡單描述了並發服務器的原理：

在處理IO時，會用到IO復用技術提高效率，在線程/進程分配時，會先構造線程池或進程池，並以某種方式調度，這些在后續博文詳細描述。

下面是並發實現的簡單代碼，利用線程和進程實現服務器的並發。

進程實現：

/* File Name: server.c */  
#include <stdio.h>  
#include <stdlib.h>  
#include <string.h>  
#include <unistd.h>
#include <sys/wait.h>
#include <errno.h>  
#include <sys/types.h>  
#include <sys/socket.h>  
#include <sys/unistd.h>
#include <netinet/in.h>  

const int DEFAULT_PORT = 2500;  
const int BUFFSIZE = 1024;
const int MAXLINK = 10;

class sigOp
{
public:
     void addSigProcess(int sig,void (*func)(int));
    void sendSig(const int sig, const int pid);
};

void sigOp::addSigProcess(int sig,void (*func)(int))
{
    struct sigaction stuSig;
    memset(&stuSig, '\0', sizeof(stuSig));
    stuSig.sa_handler = func;
    stuSig.sa_flags |= SA_RESTART;
    sigfillset(&stuSig.sa_mask);
    sigaction(sig, &stuSig, NULL);
}

void sigOp::sendSig(const int sig, const int pid)
{
    kill(pid, sig);
}

void waitchlid(int sig)
{
    pid_t pid;
    int stat;
    while((pid = waitpid(-1, &stat, WNOHANG)) > 0);
}

int main(int argc, char** argv)  
{  
    int    socket_fd, connect_fd;  
    struct sockaddr_in servaddr;  
    char buff[BUFFSIZE];    
    
    if ((socket_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) == -1)
    {  
        printf("create socket error: %s(errno: %d)\n",strerror(errno),errno);  
        exit(0);  
    } 
    
    memset(&servaddr, 0, sizeof(servaddr));  
    servaddr.sin_family = AF_INET;  
    servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
    servaddr.sin_port = htons(DEFAULT_PORT);
  
    if (bind(socket_fd, (struct sockaddr*)&servaddr, sizeof(servaddr)) == -1)
    {  
        printf("bind socket error: %s(errno: %d)\n",strerror(errno),errno);  
        exit(0);  
    }  
    
    if (listen(socket_fd, MAXLINK) == -1)
    {  
        exit(0);  
    }   

    sigOp sig;
    sig.addSigProcess(SIGCHLD, waitchlid);//回收進程

    while(1)
    {   
        if ((connect_fd = accept(socket_fd, (struct sockaddr*)NULL, NULL)) == -1)
        {  
            break;  
        } 
        else
        {
            if (0 == fork())
            {
                close(socket_fd); //關閉監聽描述符
                while(1)
                {
                    memset(&buff,'\0', sizeof(buff));  
                    recv(connect_fd, buff, BUFFSIZE - 1, 0);  
                    send(connect_fd, buff, BUFFSIZE - 1, 0); 
                    printf("recv msg from client: %s\n", buff);
                }
                close(connect_fd);
                exit(0);
            }          
            close(connect_fd);//父進程關閉連接描述符        
        }
    }  
    close(connect_fd);    
    close(socket_fd);  
}  

之前提到過listen描述符和connect描述符是完全獨立的，關閉都不會影響另一個描述符工作。所以在代碼中，父子進程都會關閉不需要的描述符。

測試結果如下：

ps -aux查看系統進程，可以看到三個進程，一個是主進程用於listen監聽，兩個子進程進行通信。

下面是線程並發實現：

/* File Name: server.c */  
#include <stdio.h>  
#include <stdlib.h>  
#include <string.h>  
#include <unistd.h>  
#include <pthread.h>  
#include <errno.h>  
#include <sys/types.h>  
#include <sys/socket.h>  
#include <sys/unistd.h>
#include <netinet/in.h>  

const int DEFAULT_PORT = 2500;  
const int BUFFSIZE = 1024;
const int MAXLINK = 10;

void* run(void* pConnect_fd)
{
    char buff[BUFFSIZE]; 
    int *connect_fd = reinterpret_cast<int *>(pConnect_fd);
    pthread_detach(pthread_self());
    while(1)
    {
        memset(&buff,'\0', sizeof(buff));  
        recv(*connect_fd, buff, BUFFSIZE - 1, 0);  
        send(*connect_fd, buff, BUFFSIZE - 1, 0); 
        printf("recv msg from client: %s\n", buff);
    }    
}

int main(int argc, char** argv)  
{  
    int    socket_fd, connect_fd;  
    struct sockaddr_in servaddr;  
    
    if ((socket_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) == -1)
    {  
        printf("create socket error: %s(errno: %d)\n",strerror(errno),errno);  
        exit(0);  
    } 
    
    memset(&servaddr, 0, sizeof(servaddr));  
    servaddr.sin_family = AF_INET;  
    servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
    servaddr.sin_port = htons(DEFAULT_PORT);
  
    if (bind(socket_fd, (struct sockaddr*)&servaddr, sizeof(servaddr)) == -1)
    {  
        printf("bind socket error: %s(errno: %d)\n",strerror(errno),errno);  
        exit(0);  
    }  
    
    if (listen(socket_fd, MAXLINK) == -1)
    {  
        exit(0);  
    }   

    while(1)
    {   
        if ((connect_fd = accept(socket_fd, (struct sockaddr*)NULL, NULL)) == -1)
        {  
            break;  
        } 
        else    //accept獲取到描述符創建線程
        {
            pthread_t _Tread;
            pthread_create(&_Tread, NULL, run, &connect_fd);//傳參為連接描述符
        }
    }  
    close(connect_fd);    
    close(socket_fd);  
}  

測試結果如下：

效果和進程一樣，執行netstat查看tcp狀態

兩組連接相互通信。

線程並發和進程並發各有優劣，目前大多服務器還是用線程進行並發的，進程要對父進程進行拷貝，資源消耗大，但相互直接資源互不影響，線程效率高但是要注意鎖的使用，一個線程可能會影響整個服務器的運行。

詳細優缺點詳細可參考：http://blog.chinaunix.net/uid-20556054-id-3067672.html