socket服务器并发处理

Posted 镜花水月小朋友

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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了socket服务器并发处理相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

我们知道,服务器通常是要同时服务多个客户端的,如果我们运行上一篇实现的server和client之后,再开一个终端运行client试试,新的client就不能能得到服务了。因为服务器之支持一个连接。

网络服务器通常用fork来同时服务多个客户端,父进程专门负责监听端口,每次accept一个新的客户端连接就fork出一个子进程专门服务这个客户端。但是子进程退出时会产生僵尸进程,父进程要注意处理SIGCHLD信号和调用wait清理僵尸进程。

下面是代码框架:

 

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  1. listenfd = socket(...);  
  2. bind(listenfd, ...);  
  3. listen(listenfd, ...);  
  4. while (1) {  
  5.          connfd= accept(listenfd, ...);  
  6.          n= fork();  
  7.          if(n == -1) {  
  8.                    perror("callto fork");  
  9.                    exit(1);  
  10.          }else if (n == 0) {  
  11.                    close(listenfd);  
  12.                    while(1) {  
  13.                             read(connfd,...);  
  14.                             ...  
  15.                             write(connfd,...);  
  16.                    }  
  17.                    close(connfd);  
  18.                    exit(0);  
  19.          }else  
  20.                    close(connfd);  
  21. }  


 

现在做一个测试,首先启动server,然后启动client,然后用Ctrl-C使server终止,这时马上再运行server,结果是:

 binderror: Address already in use

这是因为,虽然server的应用程序终止了,但TCP协议层的连接并没有完全断开,因此不能再次监听同样的server端口。server终止时,socket描述符会自动关闭并发FIN段给client,client收到FIN后处于CLOSE_WAIT状态,但是client并没有终止,也没有关闭socket描述符,因此不会发FIN给server,因此server的TCP连接处于FIN_WAIT2状态。

 

现在用Ctrl-C把client也终止掉,再观察现象结果是:

 binderror: Address already in useclient

终止时自动关闭socket描述符,server的TCP连接收到client发的FIN段后处于TIME_WAIT状态。TCP协议规定,主动关闭连接的一方要处于TIME_WAIT状态,等待两个MSL(maximum segment lifetime)的时间后才能回到CLOSED状态,因为我们先Ctrl-C终止了server,所以server是主动关闭连接的一方,在TIME_WAIT期间仍然不能再次监听同样的server端口。MSL在RFC1122中规定为两分钟,但是各操作系统的实现不同,在Linux上一般经过半分钟后就可以再次启动server了。

在server的TCP连接没有完全断开之前不允许重新监听是不合理的,因为,TCP连接没有完全断开指的是connfd(127.0.0.1:8000)没有完全断开,而我们重新监听的是listenfd(0.0.0.0:8000),虽然是占用同一个端口,但IP地址不同,connfd对应的是与某个客户端通讯的一个具体的IP地址,而listenfd对应的是wildcard address。解决这个问题的方法是使用setsockopt()设置socket描述符的选项SO_REUSEADDR为1,表示允许创建端口号相同但IP地址不同的多个socket描述符。在server代码的socket()和bind()调用之间插入如下代码: 

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  1. int opt = 1;  
  2. setsockopt(listenfd, SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR, &opt, sizeof(opt));  


select是网络程序中很常用的一个系统调用,它可以同时监听多个阻塞的文件描述符(例如多个网络连接),哪个有数据到达就处理哪个,这样,不需要fork和多进程就可以实现并发服务的server。

 

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    1. /* server.c */  
    2. #include <stdio.h>  
    3. #include <stdlib.h>  
    4. #include <string.h>  
    5. #include <netinet/in.h>  
    6. #include "wrap.h"  
    7.    
    8. #define MAXLINE 80  
    9. #define SERV_PORT 8000  
    10.    
    11. int main(int argc, char **argv)  
    12. {  
    13.          inti, maxi, maxfd, listenfd, connfd, sockfd;  
    14.          intnready, client[FD_SETSIZE];  
    15.          ssize_tn;  
    16.          fd_setrset, allset;  
    17.          charbuf[MAXLINE];  
    18.          charstr[INET_ADDRSTRLEN];  
    19.          socklen_tcliaddr_len;  
    20.          structsockaddr_in  cliaddr, servaddr;  
    21.    
    22.          listenfd= Socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);  
    23.    
    24.          bzero(&servaddr,sizeof(servaddr));  
    25.          servaddr.sin_family      = AF_INET;  
    26.          servaddr.sin_addr.s_addr= htonl(INADDR_ANY);  
    27.          servaddr.sin_port        = htons(SERV_PORT);  
    28.    
    29.          Bind(listenfd,(struct sockaddr *)&servaddr, sizeof(servaddr));  
    30.    
    31.          Listen(listenfd,20);  
    32.    
    33.          maxfd= listenfd;               /* initialize */  
    34.          maxi= -1;                            /* indexinto client[] array */  
    35.          for(i = 0; i < FD_SETSIZE; i++)  
    36.                   client[i] = -1;     /* -1 indicates available entry */  
    37.          FD_ZERO(&allset);  
    38.          FD_SET(listenfd,&allset);  
    39.    
    40.          for( ; ; ) {  
    41.                    rset= allset;    /* structure assignment */  
    42.                    nready= select(maxfd+1, &rset, NULL, NULL, NULL);  
    43.                    if(nready < 0)  
    44.                             perr_exit("selecterror");  
    45.    
    46.                    if(FD_ISSET(listenfd, &rset)) { /* new client connection */  
    47.                             cliaddr_len= sizeof(cliaddr);  
    48.                             connfd= Accept(listenfd, (struct sockaddr *)&cliaddr, &cliaddr_len);  
    49.    
    50.                             printf("receivedfrom %s at PORT %d\n",  
    51.                                    inet_ntop(AF_INET, &cliaddr.sin_addr,str, sizeof(str)),  
    52.                                    ntohs(cliaddr.sin_port));  
    53.    
    54.                             for(i = 0; i < FD_SETSIZE; i++)  
    55.                                      if(client[i] < 0) {  
    56.                                                client[i]= connfd; /* save descriptor */  
    57.                                                break;  
    58.                                      }  
    59.                             if(i == FD_SETSIZE) {  
    60.                                      fputs("toomany clients\n", stderr);  
    61.                                      exit(1);  
    62.                             }  
    63.    
    64.                             FD_SET(connfd,&allset);         /* add newdescriptor to set */  
    65.                             if(connfd > maxfd)  
    66.                                      maxfd= connfd; /* for select */  
    67.                             if(i > maxi)  
    68.                                      maxi= i;   /* max index in client[] array */  
    69.    
    70.                             if(--nready == 0)  
    71.                                      continue; /* no more readable descriptors */  
    72.                    }  
    73.    
    74.                    for(i = 0; i <= maxi; i++) { /* check allclients for data */  
    75.                             if( (sockfd = client[i]) < 0)  
    76.                                      continue;  
    77.                             if(FD_ISSET(sockfd, &rset)) {  
    78.                                      if( (n = Read(sockfd, buf, MAXLINE)) == 0) {  
    79.                                                /*connection closed by client */  
    80.                                                Close(sockfd);  
    81.                                                FD_CLR(sockfd,&allset);  
    82.                                                client[i]= -1;  
    83.                                      }else {  
    84.                                                intj;  
    85.                                                for(j = 0; j < n; j++)  
    86.                                                         buf[j]= toupper(buf[j]);  
    87.                                                Write(sockfd,buf, n);  
    88.                                      }  
    89.    
    90.                                      if(--nready == 0)  
    91.                                                break;       /* no more readable descriptors */  
    92.                             }  
    93.                    }  
    94.          }  
    95. }  


以上是关于socket服务器并发处理的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章

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