计算机网络编程 | 并发服务器代码实现(多进程/多线程)

简介: 计算机网络编程 | 并发服务器代码实现(多进程/多线程)

什么是并发服务器

当涉及到构建高性能的服务器应用程序时,我们通常会考虑使用并发服务器来处理多个客户端请求。在并发服务器中,多进程和多线程是两种常见的并发模型,它们都有各自的优点和适用场景。本文将介绍多进程和多线程并发服务器的基础知识。

多进程并发服务器

多进程并发服务器通过创建多个子进程来处理客户端请求。每个子进程是操作系统中独立运行的单位,拥有自己的内存空间和资源。当有新的客户端连接请求到达时,服务器创建一个新的子进程来处理该请求。子进程负责与客户端通信并提供所需的服务。

多进程并发服务器的优点是稳定性高。由于每个子进程都是相互独立的,一个子进程的崩溃或错误不会影响其他子进程的执行。这种独立性使得多进程并发服务器能够有效地隔离错误,提高服务器的可靠性。

然而,多进程并发服务器也有一些缺点。创建和管理多个进程需要消耗更多的系统资源,包括内存和CPU时间。进程间的通信也需要特殊的机制,例如管道或共享内存,以便在不同进程之间传递数据。此外,由于每个进程都有自己的内存空间,进程间的数据共享和同步可能会变得复杂。

多线程并发服务器

多线程并发服务器通过创建多个线程来处理客户端请求。线程是在进程内部运行的独立执行流,共享同一个进程的内存空间和资源。与多进程不同,多线程服务器不需要创建新的进程来处理请求,而是在同一个进程中创建多个线程。

多线程并发服务器的优点是资源消耗较少。与进程相比,线程的创建和切换开销更小,因为它们共享进程的资源。这使得多线程并发服务器更加轻量级,能够更高效地利用系统资源。

然而,多线程并发服务器也存在一些问题。首先,线程共享进程的内存空间,因此在多线程环境中访问共享数据需要特殊的同步机制,以避免竞态条件和数据不一致。其次,由于线程共享相同的地址空间,一个线程的错误可能会影响整个进程,导致服务器崩溃或不稳定。

选择适合的并发模型

在选择多进程还是多线程并发服务器时,需要根据具体的应用需求和性能要求进行权衡。以下是一些建议:

  • 如果稳定性和容错性是首要考虑因素,多进程并发服务器可能是更好的选择。每个子进程的独立性可以有效地隔离错误,提高服务器的可靠性。
  • 如果服务器需要处理大量的并发连接并需要更高的性能和资源利用率,多线程并发服务器可能更适合。线程的创建和切换开销相对较小,可以更高效地处理并发请求。
  • 如果同时需要稳定性和性能,可以考虑使用混合模型,即在每个进程中创建多个线程,以实现更好的负载平衡和资源利用率。

无论选择多进程还是多线程并发服务器,都需要注意正确处理并发访问共享数据的问题,使用适当的同步机制(如锁、信号量)来保证数据的一致性和正确性。

总结起来,多进程和多线程并发服务器是实现高性能服务器的常见方式。它们各有优劣,选择合适的并发模型需要考虑应用需求和性能要求,并注意处理并发访问共享数据的问题。

多进程并发服务器代码实现

使用多进程并发服务器时要考虑以下几点:

  • 父进程最大文件描述个数(父进程中需要close关闭accept返回的新文件描述符);
  • 系统内创建进程个数(与内存大小相关);
  • 进程创建过多是否降低整体服务性能(进程调度);

server

/* server.c */
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <signal.h>
#include <sys/wait.h>
#include <sys/types.h>
#include "wrap.h"
#define MAXLINE 80
#define SERV_PORT 800
void do_sigchild(int num)
{
  while (waitpid(0, NULL, WNOHANG) > 0)
    ;
}
int main(void)
{
  struct sockaddr_in servaddr, cliaddr;
  socklen_t cliaddr_len;
  int listenfd, connfd;
  char buf[MAXLINE];
  char str[INET_ADDRSTRLEN];
  int i, n;
  pid_t pid;
  struct sigaction newact;
  newact.sa_handler = do_sigchild;
  sigemptyset(&newact.sa_mask);
  newact.sa_flags = 0;
  sigaction(SIGCHLD, &newact, NULL);
  listenfd = Socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
  bzero(&servaddr, sizeof(servaddr));
  servaddr.sin_family = AF_INET;
  servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
  servaddr.sin_port = htons(SERV_PORT);
  Bind(listenfd, (struct sockaddr *)&servaddr, sizeof(servaddr));
  Listen(listenfd, 20);
  printf("Accepting connections ...\n");
  while (1) {
    cliaddr_len = sizeof(cliaddr);
    connfd = Accept(listenfd, (struct sockaddr *)&cliaddr, &cliaddr_len);
    pid = fork();
    if (pid == 0) {
      Close(listenfd);
      while (1) {
        n = Read(connfd, buf, MAXLINE);
        if (n == 0) {
          printf("the other side has been closed.\n");
          break;
        }
        printf("received from %s at PORT %d\n",
            inet_ntop(AF_INET, &cliaddr.sin_addr, str, sizeof(str)),
            ntohs(cliaddr.sin_port));
        for (i = 0; i < n; i++)
          buf[i] = toupper(buf[i]);
        Write(connfd, buf, n);
      }
      Close(connfd);
      return 0;
    } else if (pid > 0) {
      Close(connfd);
    } else
      perr_exit("fork");
  }
  Close(listenfd);
  return 0;
}

client

/* client.c */
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <netinet/in.h>
#include "wrap.h"
#define MAXLINE 80
#define SERV_PORT 6666
int main(int argc, char *argv[])
{
  struct sockaddr_in servaddr;
  char buf[MAXLINE];
  int sockfd, n;
  sockfd = Socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
  bzero(&servaddr, sizeof(servaddr));
  servaddr.sin_family = AF_INET;
  inet_pton(AF_INET, "127.0.0.1", &servaddr.sin_addr);
  servaddr.sin_port = htons(SERV_PORT);
  Connect(sockfd, (struct sockaddr *)&servaddr, sizeof(servaddr));
  while (fgets(buf, MAXLINE, stdin) != NULL) {
    Write(sockfd, buf, strlen(buf));
    n = Read(sockfd, buf, MAXLINE);
    if (n == 0) {
      printf("the other side has been closed.\n");
      break;
    } else
      Write(STDOUT_FILENO, buf, n);
  }
  Close(sockfd);
  return 0;
}

多线程并发服务器代码实现

在使用线程模型开发服务器时需考虑以下问题:

  • 调整进程内最大文件描述符上限;
  • 线程如有共享数据,考虑线程同步;
  • 服务于客户端线程退出时,退出处理(退出值,分离态);
  • 系统负载,随着链接客户端增加,导致其它线程不能及时得到CPU;

server

/* server.c */
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <pthread.h>
#include "wrap.h"
#define MAXLINE 80
#define SERV_PORT 6666
struct s_info {
  struct sockaddr_in cliaddr;
  int connfd;
};
void *do_work(void *arg)
{
  int n,i;
  struct s_info *ts = (struct s_info*)arg;
  char buf[MAXLINE];
  char str[INET_ADDRSTRLEN];
  /* 可以在创建线程前设置线程创建属性,设为分离态,哪种效率高内? */
  pthread_detach(pthread_self());
  while (1) {
    n = Read(ts->connfd, buf, MAXLINE);
    if (n == 0) {
      printf("the other side has been closed.\n");
      break;
    }
    printf("received from %s at PORT %d\n",
        inet_ntop(AF_INET, &(*ts).cliaddr.sin_addr, str, sizeof(str)),
        ntohs((*ts).cliaddr.sin_port));
    for (i = 0; i < n; i++)
      buf[i] = toupper(buf[i]);
    Write(ts->connfd, buf, n);
  }
  Close(ts->connfd);
}
int main(void)
{
  struct sockaddr_in servaddr, cliaddr;
  socklen_t cliaddr_len;
  int listenfd, connfd;
  int i = 0;
  pthread_t tid;
  struct s_info ts[256];
  listenfd = Socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
  bzero(&servaddr, sizeof(servaddr));
  servaddr.sin_family = AF_INET;
  servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
  servaddr.sin_port = htons(SERV_PORT);
  Bind(listenfd, (struct sockaddr *)&servaddr, sizeof(servaddr));
  Listen(listenfd, 20);
  printf("Accepting connections ...\n");
  while (1) {
    cliaddr_len = sizeof(cliaddr);
    connfd = Accept(listenfd, (struct sockaddr *)&cliaddr, &cliaddr_len);
    ts[i].cliaddr = cliaddr;
    ts[i].connfd = connfd;
    /* 达到线程最大数时,pthread_create出错处理, 增加服务器稳定性 */
    pthread_create(&tid, NULL, do_work, (void*)&ts[i]);
    i++;
  }
  return 0;
}

client

/* client.c */
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <netinet/in.h>
#include "wrap.h"
#define MAXLINE 80
#define SERV_PORT 6666
int main(int argc, char *argv[])
{
  struct sockaddr_in servaddr;
  char buf[MAXLINE];
  int sockfd, n;
  sockfd = Socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
  bzero(&servaddr, sizeof(servaddr));
  servaddr.sin_family = AF_INET;
  inet_pton(AF_INET, "127.0.0.1", &servaddr.sin_addr);
  servaddr.sin_port = htons(SERV_PORT);
  Connect(sockfd, (struct sockaddr *)&servaddr, sizeof(servaddr));
  while (fgets(buf, MAXLINE, stdin) != NULL) {
    Write(sockfd, buf, strlen(buf));
    n = Read(sockfd, buf, MAXLINE);
    if (n == 0)
      printf("the other side has been closed.\n");
    else
      Write(STDOUT_FILENO, buf, n);
  }
  Close(sockfd);
  return 0;
}

618图书推荐

书籍是知识的海洋,计算机好书推荐

🔥🔥🔥618,清华社 IT BOOK 多得图书活动开始啦!活动时间为2023 年6 月7 日至6 月18 日,清华社为您精选多款高分好书,涵盖了 C++、Java、Python、前端、后端、数据库、算法与机器学习等多个IT 开发领域,适合不同层次的读者。全场5 折,扫码领券更有优惠哦!快来京东点击链接 IT BOOK多得查看详情吧!



目录
打赏
0
0
0
0
13
分享
相关文章
深入浅出操作系统:进程与线程的奥秘
在数字世界的底层,操作系统扮演着不可或缺的角色。它如同一位高效的管家,协调和控制着计算机硬件与软件资源。本文将拨开迷雾,深入探索操作系统中两个核心概念——进程与线程。我们将从它们的诞生谈起,逐步剖析它们的本质、区别以及如何影响我们日常使用的应用程序性能。通过简单的比喻,我们将理解这些看似抽象的概念,并学会如何在编程实践中高效利用进程与线程。准备好跟随我一起,揭开操作系统的神秘面纱,让我们的代码运行得更加流畅吧!
【C语言】进程和线程详解
在现代操作系统中,进程和线程是实现并发执行的两种主要方式。理解它们的区别和各自的应用场景对于编写高效的并发程序至关重要。
59 6
|
1月前
|
深入理解:进程与线程的本质差异
在操作系统和计算机编程领域,进程和线程是两个核心概念。它们在程序执行和资源管理中扮演着至关重要的角色。本文将深入探讨进程与线程的区别,并分析它们在现代软件开发中的应用和重要性。
61 5
深入理解操作系统:进程与线程的管理
在数字世界的复杂编织中,操作系统如同一位精明的指挥家,协调着每一个音符的奏响。本篇文章将带领读者穿越操作系统的幕后,探索进程与线程管理的奥秘。从进程的诞生到线程的舞蹈,我们将一起见证这场微观世界的华丽变奏。通过深入浅出的解释和生动的比喻,本文旨在揭示操作系统如何高效地处理多任务,确保系统的稳定性和效率。让我们一起跟随代码的步伐,走进操作系统的内心世界。
|
1月前
|
核心概念解析:进程与线程的对比分析
在操作系统和计算机编程领域,进程和线程是两个基本而核心的概念。它们是程序执行和资源管理的基础,但它们之间存在显著的差异。本文将深入探讨进程与线程的区别,并分析它们在现代软件开发中的应用和重要性。
57 4
Python中的并发编程:探索多线程与多进程的奥秘####
本文深入探讨了Python中并发编程的两种主要方式——多线程与多进程,通过对比分析它们的工作原理、适用场景及性能差异,揭示了在不同应用需求下如何合理选择并发模型。文章首先简述了并发编程的基本概念,随后详细阐述了Python中多线程与多进程的实现机制,包括GIL(全局解释器锁)对多线程的影响以及多进程的独立内存空间特性。最后,通过实例演示了如何在Python项目中有效利用多线程和多进程提升程序性能。 ####
python中的线程和进程(一文带你了解)
欢迎来到瑞雨溪的博客,这里是一位热爱JavaScript和Vue的大一学生分享技术心得的地方。如果你从我的文章中有所收获,欢迎关注我,我将持续更新更多优质内容,你的支持是我前进的动力!🎉🎉🎉
30 0
网络安全与信息安全:知识分享####
【10月更文挑战第21天】 随着数字化时代的快速发展,网络安全和信息安全已成为个人和企业不可忽视的关键问题。本文将探讨网络安全漏洞、加密技术以及安全意识的重要性,并提供一些实用的建议,帮助读者提高自身的网络安全防护能力。 ####
59 17
网络安全与信息安全:关于网络安全漏洞、加密技术、安全意识等方面的知识分享
随着互联网的普及,网络安全问题日益突出。本文将介绍网络安全的重要性,分析常见的网络安全漏洞及其危害,探讨加密技术在保障网络安全中的作用,并强调提高安全意识的必要性。通过本文的学习,读者将了解网络安全的基本概念和应对策略,提升个人和组织的网络安全防护能力。
网络安全与信息安全:关于网络安全漏洞、加密技术、安全意识等方面的知识分享
随着互联网的普及,网络安全问题日益突出。本文将从网络安全漏洞、加密技术和安全意识三个方面进行探讨,旨在提高读者对网络安全的认识和防范能力。通过分析常见的网络安全漏洞,介绍加密技术的基本原理和应用,以及强调安全意识的重要性,帮助读者更好地保护自己的网络信息安全。
49 10
AI助理

你好,我是AI助理

可以解答问题、推荐解决方案等