C/S程序设计范式

野性酷女 2022-01-06 10:51 198阅读 0赞

在[socket编程之并发回射服务器][socket]3篇文章中，提到了3种设计范式：

**多进程**

父进程阻塞于accept调用，然后为每个连接创建一个子进程。

**多线程**

主线程阻塞于accept调用，然后为每个连接创建一个子线程。

**I/O复用**

主进程阻塞于select调用，select负责监听listenfd和connfd。

本文描述第4种设计范式：**prefork**。

prefork是指父进程预先派生若干个子进程，然后每个子进程阻塞于accept调用。

![ContractedBlock.gif][] ![ExpandedBlockStart.gif][]

#include <stdio.h>
    #include <stdlib.h>
    #include <string.h>
    #include <sys/types.h>
    #include <sys/socket.h>
    #include <netinet/in.h>
    #include <arpa/inet.h>
    #include <unistd.h>
    #include <signal.h>
    #include <sys/wait.h>
    #include <sys/errno.h>
    
    #define MAXLINE 4096
    #define LISTENQ 10
    #define PORT 8888
    
    int tcp_listen(const char *port);
    pid_t child_make(int i, int listenfd);
    void child_main(int i, int listenfd);
    void doEcho(int sockfd);
    void sig_int(int signo);
    
    
    static int        nchildren;
    static pid_t    *pids;
    
    int main(int argc, char **argv) {
        
        if (argc != 2) {
            printf("Usage: a.out nchildren\n");
            exit(1);
        }
        int listenfd = tcp_listen("8888");
        nchildren = atoi(argv[1]);
        pids = (pid_t*)calloc(nchildren, sizeof(pid_t));
        for (int i = 0; i < nchildren; i++) {
            pids[i] = child_make(i, listenfd);
        }
        signal(SIGINT, sig_int);
        for (; ; ) {
            pause();
        }
    }
    
    int tcp_listen(const char *port) {
        int listenfd;
        struct sockaddr_in servaddr;
        
        if ( (listenfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) < 0) {
            perror("socket error");
            return -1;
        }
        
        bzero(&servaddr, sizeof(servaddr));
        servaddr.sin_family = AF_INET;
        servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
        servaddr.sin_port = htons(PORT);
        
        if ( bind(listenfd, (struct sockaddr*)&servaddr, sizeof(servaddr)) < 0) {
            perror("bind error");
            return -1;
        }
        
        if ( listen(listenfd, LISTENQ) < 0) {
            perror("listen error");
            return -1;
        }
        return listenfd;
    }
    
    pid_t child_make(int i, int listenfd) {
        pid_t pid;
        if ( (pid = fork()) > 0) {
            return pid;
        }
        child_main(i, listenfd);
    }
    
    void child_main(int i, int listenfd) {
        int connfd;
        struct sockaddr cliaddr;
        socklen_t clilen;
        
        printf("child %ld starting\n", (long)getpid());
        
        for (; ; ) {
            clilen = sizeof(cliaddr);
            if ( (connfd = accept(listenfd, (struct sockaddr*)&cliaddr, &clilen)) < 0) {
                if (errno == EINTR) {
                    continue;
                } else {
                    perror("accept error");
                    exit(1);
                }
            }
            doEcho(connfd);
            close(connfd);
        }
    }
    
    void doEcho(int sockfd) {
        char buff[MAXLINE];
        while (true) {
            memset(buff, 0, sizeof(buff));
            int n = read(sockfd, buff, MAXLINE);
            if (n < 0) {
                perror("read error");
                exit(1);
            } else if (n == 0) {
                printf("client closed\n");
                break;
            }
            fputs(buff, stdout);
            write(sockfd, buff, n);
        }
    }
    
    void sig_int(int signo) {
        for (int i = 0; i < nchildren; i++) {
            kill(pids[i], SIGTERM);
        }
        while (wait(NULL) > 0)
            ;
        if (errno != ECHILD) {
            perror("wait error");
            exit(1);
        }
        exit(0);
    }

多个进程在同一个listenfd上调用accept，会产生"惊群"问题：

一个连接到来，所有进程都被唤醒，但只有一个进程能够成功获得连接。

还有一点需要补充的是：

父进程应该监视闲置子进程个数，随着所服务客户数的变化动态增减子进程个数。

转载于:https://www.cnblogs.com/gattaca/p/6421290.html

[socket]: http://www.cnblogs.com/gattaca/p/6389478.html
[ContractedBlock.gif]: https://images.cnblogs.com/OutliningIndicators/ContractedBlock.gif
[ExpandedBlockStart.gif]: /images/20211227/5f81609d62e549e193d193a0492d830a.png