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c/c++实现一个密集型server/socket多路复用select

jackyhwei 发布于 2010-10-07 02:58 点击:次 
一个tcp的服务程序,同时可能有大量的客户端连上来,希望分别记住各个socket谁有数据过来,就读出来,放到一个请求队列--这些事情用一个线程完成另外有一个结果队列
TAG:

作一个tcp的服务程序,同时可能有大量的客户端连上来,希望分别记住各个socket谁有数据过来,就读出来,放到一个请求队列--这些事情用一个线程完成另外有一个结果队列,如果结果里包含了socket的编号,用一个线程专门:取出来按编号找回原来发送者socket,发回给原来的客户端
还有一个就是处理线程(池),它取出请求队列里的一个请求,进行处理,把处理结果放入结果队列
 
不知道有没有现成的框架?网上只找到一些很。。。的:
http://fanqiang.chinaunix.net/a4/b7/20010508/112359.html
Linux网络编程--9. 服务器模型
http://linuxc.51.net 作者:hoyt (2001-05-08 11:23:59)
 
学习过《软件工程》吧.软件工程可是每一个程序员"必修"的课程啊.如果你没有学习过, 建议你去看一看. 在这一章里面,我们一起来从软件工程的角度学习网络编程的思想.在我们写程序之前, 我们都应该从软件工程的角度规划好我们的软件,这样我们开发软件的效率才会高. 在网络程序里面,一般的来说都是许多客户机对应一个服务器.为了处理客户机的请求, 对服务端的程序就提出了特殊的要求.我们学习一下目前最常用的服务器模型. 
 
循环服务器:循环服务器在同一个时刻只可以响应一个客户端的请求 
 
并发服务器:并发服务器在同一个时刻可以响应多个客户端的请求 
 
 
9.1 循环服务器:UDP服务器 
UDP循环服务器的实现非常简单:UDP服务器每次从套接字上读取一个客户端的请求,处理, 然后将结果返回给客户机. 
 
可以用下面的算法来实现. 
 
   socket(...);
   bind(...);
   while(1)
    {
         recvfrom(...);
         process(...);
         sendto(...);
   }
 
因为UDP是非面向连接的,没有一个客户端可以老是占住服务端. 只要处理过程不是死循环, 服务器对于每一个客户机的请求总是能够满足. 
9.2 循环服务器:TCP服务器 
TCP循环服务器的实现也不难:TCP服务器接受一个客户端的连接,然后处理,完成了这个客户的所有请求后,断开连接. 
 
算法如下: 
 
        socket(...);
        bind(...);
        listen(...);
        while(1)
        {
                accept(...);
                while(1)
                {
                        read(...);
                        process(...);
                        write(...);
                }
                close(...);
        }
 
TCP循环服务器一次只能处理一个客户端的请求.只有在这个客户的所有请求都满足后, 服务器才可以继续后面的请求.这样如果有一个客户端占住服务器不放时,其它的客户机都不能工作了.因此,TCP服务器一般很少用循环服务器模型的. 
 
9.3 并发服务器:TCP服务器 
为了弥补循环TCP服务器的缺陷,人们又想出了并发服务器的模型. 并发服务器的思想是每一个客户机的请求并不由服务器直接处理,而是服务器创建一个 子进程来处理. 
 
算法如下: 
 
 socket(...);
 bind(...);
 listen(...);
 while(1)
 {
        accept(...);
        if(fork(..)==0)
          {
              while(1)
               {        
                read(...);
                process(...);
                write(...);
               }
           close(...);
           exit(...);
          }
        close(...);
 }     
 
TCP并发服务器可以解决TCP循环服务器客户机独占服务器的情况. 不过也同时带来了一个不小的问题.为了响应客户机的请求,服务器要创建子进程来处理. 而创建子进程是一种非常消耗资源的操作. 
 
9.4 并发服务器:多路复用I/O 
为了解决创建子进程带来的系统资源消耗,人们又想出了多路复用I/O模型. 
 
首先介绍一个函数select 
 
 int select(int nfds,fd_set *readfds,fd_set *writefds,
                fd_set *except fds,struct timeval *timeout)
 void FD_SET(int fd,fd_set *fdset)
 void FD_CLR(int fd,fd_set *fdset)
 void FD_ZERO(fd_set *fdset)
 int FD_ISSET(int fd,fd_set *fdset)
 
一般的来说当我们在向文件读写时,进程有可能在读写出阻塞,直到一定的条件满足. 比如我们从一个套接字读数据时,可能缓冲区里面没有数据可读(通信的对方还没有 发送数据过来),这个时候我们的读调用就会等待(阻塞)直到有数据可读.如果我们不 希望阻塞,我们的一个选择是用select系统调用. 只要我们设置好select的各个参数,那么当文件可以读写的时候select回"通知"我们 说可以读写了. readfds所有要读的文件文件描述符的集合 
writefds所有要的写文件文件描述符的集合 
 
exceptfds其他的服要向我们通知的文件描述符 
 
timeout超时设置. 
 
nfds所有我们监控的文件描述符中最大的那一个加1 
 
在我们调用select时进程会一直阻塞直到以下的一种情况发生. 1)有文件可以读.2)有文件可以写.3)超时所设置的时间到. 
 
为了设置文件描述符我们要使用几个宏. FD_SET将fd加入到fdset 
 
FD_CLR将fd从fdset里面清除 
 
FD_ZERO从fdset中清除所有的文件描述符 
 
FD_ISSET判断fd是否在fdset集合中 
 
使用select的一个例子 
 
int use_select(int *readfd,int n)
{
   fd_set my_readfd;
   int maxfd;
   int i;
   
   maxfd=readfd[0];
   for(i=1;i    if(readfd>maxfd) maxfd=readfd;
   while(1)
   {
        /*   将所有的文件描述符加入   */
        FD_ZERO(&my_readfd);
        for(i=0;i            FD_SET(readfd,*my_readfd);
        /*     进程阻塞                 */
        select(maxfd+1,& my_readfd,NULL,NULL,NULL); 
        /*        有东西可以读了       */
        for(i=0;i          if(FD_ISSET(readfd,&my_readfd))
              {
                  /* 原来是我可以读了 */ 
                        we_read(readfd);
              }
   }
}
 
使用select后我们的服务器程序就变成了. 
 
 
        初始话(socket,bind,listen);
        
    while(1)
        {
        设置监听读写文件描述符(FD_*);   
        
        调用select;
        
        如果是倾听套接字就绪,说明一个新的连接请求建立
             { 
                建立连接(accept);
                加入到监听文件描述符中去;
             }
       否则说明是一个已经连接过的描述符
                {
                    进行操作(read或者write);
                 }
                        
        }               
 
多路复用I/O可以解决资源限制的问题.着模型实际上是将UDP循环模型用在了TCP上面. 这也就带来了一些问题.如由于服务器依次处理客户的请求,所以可能会导致有的客户 会等待很久. 
 
9.5 并发服务器:UDP服务器 
人们把并发的概念用于UDP就得到了并发UDP服务器模型. 并发UDP服务器模型其实是简单的.和并发的TCP服务器模型一样是创建一个子进程来处理的 算法和并发的TCP模型一样. 
 
除非服务器在处理客户端的请求所用的时间比较长以外,人们实际上很少用这种模型. 
 
 
9.6 一个并发TCP服务器实例 
 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#define MY_PORT         8888
 
int main(int argc ,char **argv)
{
 int listen_fd,accept_fd;
 struct sockaddr_in     client_addr;
 int n;
 
 if((listen_fd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0))<0)
 {
        printf("Socket Error:%s\n\a",strerror(errno));
        exit(1);
 }
 
 bzero(&client_addr,sizeof(struct sockaddr_in));
 client_addr.sin_family=AF_INET;
 client_addr.sin_port=htons(MY_PORT);
 client_addr.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY);
 n=1;
 /* 如果服务器终止后,服务器可以第二次快速启动而不用等待一段时间 */
 setsockopt(listen_fd,SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,&n,sizeof(int));
 if(bind(listen_fd,(struct sockaddr *)&client_addr,sizeof(client_addr))<0)
 {
        printf("Bind Error:%s\n\a",strerror(errno));
        exit(1);
 }
 listen(listen_fd,5);
 while(1)
 {
   accept_fd=accept(listen_fd,NULL,NULL);
   if((accept_fd<0)&&(errno==EINTR))
          continue;
   else if(accept_fd<0)
    {
        printf("Accept Error:%s\n\a",strerror(errno));
        continue;
    }
 if((n=fork())==0)
   {
        /* 子进程处理客户端的连接 */
        char buffer[1024];
 
        close(listen_fd);
        n=read(accept_fd,buffer,1024);
        write(accept_fd,buffer,n);
        close(accept_fd);
        exit(0);
   }
   else if(n<0)
        printf("Fork Error:%s\n\a",strerror(errno));
   close(accept_fd);
 }
 
你可以用我们前面写客户端程序来调试着程序,或者是用来telnet调试 
 
 
 
 
http://www.csdn.com.cn/program/6713.htm
Linux网络服务器
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     Linux系统网络服务器模型主要有两种:并发服务器和循环服务器。所谓并发服务器就是在同一个时刻可以处理来自多个客户端的请求;循环服务器是指服务器在同一时刻指可以响应一个客户端的请求。而且对于TCP和UDP套接字,这两种服务器的实现方式也有不同的特点。
 
1、TCP循环服务器:首先TCP服务器接受一个客户端的连接请求,处理连接请求,在完成这个客户端的所有请求后断开连接,然后再接受下一个客户端的请求。
 
   创建TCP循环服务器的算法如下:
 
    socket(……);   //创建一个TCP套接字
 
    bind(……);      //邦定公认的端口号
 
    listen(……); //倾听客户端连接
 
    while(1)          //开始循环接收客户端连接
 
   {
 
                accept(……);//接收当前客户端的连接
 
                while(1)
 
                 {                    //处理当前客户端的请求
 
                         read(……);
 
                         process(……);
 
                          write(……);
 
                 }
 
                close(……);   //关闭当前客户端的连接,准备接收下一个客户端连接
 
    }
 
TCP循环服务器一次只处理一个客户端的请求,如果有一个客户端占用服务器不放时,其它的客户机连接请求都得不到及时的响应。因此,TCP服务器一般很少用循环服务器模型的。
 
2、TCP并发服务器:并发服务器的思想是每一个客户端的请求并不由服务器的主进程直接处理,而是服务器主进程创建一个子进程来处理。
 
   创建TCP并发服务器的算法如下:
 
    socket(……); //创建一个TCP套接字
 
    bind(……);    //邦定公认的端口号
 
    listen(……);//倾听客户端连接
 
    while(1)       //开始循环接收客户端的接收
 
   {
 
                accept(……);//接收一个客户端的连接
 
                if(fork(……)==0) //创建子进程
 
                {                    
 
                         while(1)
 
                             {             //子进程处理某个客户端的连接
 
                                   read(……);
 
                                   process(……);
 
                                   write(……);
 
                              }
 
                             close(……); //关闭子进程处理的客户端连接
 
                              exit(……) ;//终止该子进程
 
                    }
 
                 close(……);           //父进程关闭连接套接字描述符,准备接收下一个客户端连接
 
       }
 
TCP并发服务器可以解决TCP循环服务器客户端独占服务器的情况。但同时也带来了一个不小的问题,即响应客户机的请求,服务器要创建子进程来处理,而创建子进程是一种非常消耗资源的操作。
 
 3、UDP循环服务器:UDP服务器每次从套接字上读取一个客户端的数据报请求,处理接收到的UDP数据报,然后将结果返回给客户机。
 
    创建UDP循环服务器的算法如下:
 
    socket(……); //创建一个数据报类型的套接字
 
    bind(……);     //邦定公认的短口号
 
     while(1)        //开始接收客户端的连接
 
    {                   //接收和处理客户端的UDP数据报
 
                   recvfrom(……);
 
                   process(……);
 
                   sendto(……);
 
                  //准备接收下一个客户机的数据报
 
        }
 
因为UDP是非面向连接的,没有一个客户端可以独占服务器。只要处理过程不是死循环,服务器对于每一个客户机的请求总是能够处理的。
 
UDP循环服务器在数据报流量过大时由于处理任务繁重可能造成客户技数据报丢失,但是因为UDP协议本身不保证数据报可靠到达,所以UDP协议是尤许丢失数据报的。
 
 鉴于以上两点,一般的UDP服务器采用循环方式
 
4、UDP并发服务器
 
把并发的概念应用UDP就得到了并发UDP服务器,和并发TCP服务器模型一样是创建子进程来处理的。
 
 创建UDP并发服务器的算法如下: (hereson)
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本文出处:hereson.javaeye.com 作者:hereson
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