Linux網路程式設計伺服器模型

學習過《軟體工程》吧.軟體工程可是每乙個程式員"必修"的課程啊.如果你沒有學習過, 建議你去看一看. 在這一章裡面,我們一起來從軟體工程的角度學習網路程式設計的思想.在我們寫程式之前, 我們都應該從軟體工程的角度規劃好我們的軟體,這樣我們開發軟體的效率才會高. 在網路程式裡面,一般的來說都是許多客戶機對應乙個伺服器.為了處理客戶機的請求, 對服務端的程式就提出了特殊的要求.我們學習一下目前最常用的伺服器模型.

迴圈伺服器:迴圈伺服器在同乙個時刻只可以響應乙個客戶端的請求

併發伺服器:併發伺服器在同乙個時刻可以響應多個客戶端的請求

9.1 迴圈伺服器:udp伺服器

udp迴圈伺服器的實現非常簡單:udp伺服器每次從套接字上讀取乙個客戶端的請求,處理, 然後將結果返回給客戶機.

可以用下面的演算法來實現.

socket(...);

bind(...);

while(1)

因為udp是非面向連線的,沒有乙個客戶端可以老是佔住服務端. 只要處理過程不是死迴圈, 伺服器對於每乙個客戶機的請求總是能夠滿足.

9.2 迴圈伺服器:tcp伺服器

tcp迴圈伺服器的實現也不難:tcp伺服器接受乙個客戶端的連線,然後處理,完成了這個客戶的所有請求後,斷開連線.

演算法如下:

socket(...);

bind(...);

listen(...);

while(1)

close(...);

} tcp迴圈伺服器一次只能處理乙個客戶端的請求.只有在這個客戶的所有請求都滿足後, 伺服器才可以繼續後面的請求.這樣如果有乙個客戶端佔住伺服器不放時,其它的客戶機都不能工作了.因此,tcp伺服器一般很少用迴圈伺服器模型的.

9.3 併發伺服器:tcp伺服器

為了彌補迴圈tcp伺服器的缺陷,人們又想出了併發伺服器的模型. 併發伺服器的思想是每乙個客戶機的請求並不由伺服器直接處理,而是伺服器建立乙個子程序來處理.

演算法如下:

socket(...);

bind(...);

listen(...);

while(1)

close(...);

exit(...);

} close(...);

}

tcp併發伺服器可以解決tcp迴圈伺服器客戶機獨佔伺服器的情況. 不過也同時帶來了乙個不小的問題.為了響應客戶機的請求,伺服器要建立子程序來處理. 而建立子程序是一種非常消耗資源的操作.

9.4 併發伺服器:多路復用i/o

為了解決建立子程序帶來的系統資源消耗,人們又想出了多路復用i/o模型.

首先介紹乙個函式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)

一般的來說當我們在向檔案讀寫時,程序有可能在讀寫出阻塞,直到一定的條件滿足. 比如我們從乙個套接字讀資料時,可能緩衝區裡面沒有資料可讀 (通訊的對方還沒有傳送資料過來),這個時候我們的讀呼叫就會等待(阻塞)直到有資料可讀.如果我們不希望阻塞,我們的乙個選擇是用select系統呼叫. 只要我們設定好select的各個引數,那麼當檔案可以讀寫的時候select回"通知"我們說可以讀寫了. readfds所有要讀的檔案文件描述符的集合

writefds所有要的寫檔案檔案描述符的集合

exceptfds其他的服要向我們通知的檔案描述符

timeout超時設定.

nfds所有我們監控的檔案描述符中最大的那乙個加1

在我們呼叫select時程序會一直阻塞直到以下的一種情況發生. 1)有檔案可以讀.2)有檔案可以寫.3)超時所設定的時間到.

為了設定檔案描述符我們要使用幾個巨集. fd_set將fd加入到fdset

fd_clr將fd從fdset裡面清除

fd_zero從fdset中清除所有的檔案描述符

fd_isset判斷fd是否在fdset集合中

使用select的乙個例子

int use_select(int *readfd,int n) }

} 使用select後我們的伺服器程式就變成了.

初始話(socket,bind,listen);

while(1)

否則說明是乙個已經連線過的描述符

}

多路復用i/o可以解決資源限制的問題.著模型實際上是將udp迴圈模型用在了tcp上面. 這也就帶來了一些問題.如由於伺服器依次處理客戶的請求,所以可能會導致有的客戶會等待很久.

9.5 併發伺服器:udp伺服器

人們把併發的概念用於udp就得到了併發udp伺服器模型. 併發udp伺服器模型其實是簡單的.和併發的tcp伺服器模型一樣是建立乙個子程序來處理的演算法和併發的tcp模型一樣.

除非伺服器在處理客戶端的請求所用的時間比較長以外,人們實際上很少用這種模型.

9.6 乙個併發tcp伺服器例項

#include

#define my_port 8888

int main(int argc ,char **argv)

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;

/* 如果伺服器終止後,伺服器可以第二次快速啟動而不用等待一段時間 */

setsockopt(listen_fd,sol_socket,so_reuseaddr,&n,sizeof(int));

if(bind(listen_fd,(struct sockaddr *)&client_addr,sizeof(client_addr))<0)

listen(listen_fd,5);

while(1)

if((n=fork())==0)

else if(n<0)

printf("fork error:%s/n/a",strerror(errno));

close(accept_fd);

} }

你可以用我們前面寫客戶端程式來除錯著程式,或者是用來telnet除錯

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