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嵌入式学习记录5.20（TCP并发服务器）

作者：Monodyee | 2024-05-28 18:33:50

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嵌入式学习记录5.20（TCP并发服务器）

目录

一. TCP并发服务器

二 .多进程实现TCP并发服务器

2.1流程框架

2.2具体实现代码

三. 多线程实现并发服务器

3.1流程框架

3.2具体实现

一. TCP并发服务器

1> 由于循环服务器使用时，只能等到上一个客户端处理结束后，才能处理下一个客户端

2> 原因是：accept函数是阻塞函数，而数据收发也是阻塞任务，这两个任务目前是顺序执行，当一个任务阻塞时，另一个任务只能等待

3> 为了解决上述顺序执行的多个阻塞任务，让多个阻塞任务可以并发执行，我们可以引入多进程或多线程实现多任务并发执行

4> 多进行实现原理：父进程可以用于接受客户端的连接请求，并创建出一个子进程用于通信

子进程只负责完成跟客户端的通信

5> 多线程实现原理：主线程可以用于接受客户端的连接请求，并创建出一个分支线程用于通信

分支线程只负责完成跟客户端的通信

二 .多进程实现TCP并发服务器

2.1流程框架

  1. //定义信号处理函数
  2. void handler(int signo)
  3. {
  4.     if(signo == SIGCHLD)
  5.     {
  6.         while(waitpid(-1, NULL, WNOHANG) != 0);    
  7.     }
  8. }
  9.  
  10. //将SIGCHLD信号绑定到信号处理函数中
  11. signal(SIGCHLD, handler);
  12.  
  13. sfd = socket();           //创建用于通信的套接字文件描述符
  14. bind();                      //绑定ip地址和端口号
  15. listen();                 //将套接字设置成被动监听状态
  16.  
  17. while(1)
  18. {
  19.     newfd = accept();             //阻塞等待客户端连接请求，并为其创建一个新的用于通信的套接字问津描述符
  20.     pid = fork();             //创建子进程用于处理客户端
  21.     if(pid > 0)
  22.     {
  23.         //父进程
  24.         close(newfd);    
  25.     }elseif(pid == 0)
  26.     {
  27.     //跟当前客户端进行通信
  28.     close(sfd);           //关闭sfd
  29.     recv();              //阻塞读取消息
  30.     send();              //发送消息
  31.     close(newfd);                //关闭套接字
  32.     exit();                 //退出进程
  33.     }
  34. }
  35. close(sfd);                      //关闭监听

2.2具体实现代码

  1. #include<myhead.h>
  2. #define SER_PORT 8888              //服务器端口号
  3. #define SER_IP "192.168.125.113"   //服务器ip地址
  4.  
  5. //定义信号处理函数
  6. void handler(int signo)
  7. {
  8.     //判断要处理的信号
  9.     if(signo == SIGCHLD)
  10.     {
  11.         while(waitpid(-1, NULL, WNOHANG) != 0);
  12.     }
  13. }
  14.  
  15.  
  16.  
  17.  
  18. int main(int argc, const char *argv[])
  19. {
  20.  
  21.     //将子进程的SIGCHLD（17）信号
  22.     //当子进程退出时，会向其父进程发送该信号
  23.     if(signal(SIGCHLD, handler) == SIG_ERR)
  24.     {
  25.         perror("signal error");
  26.         return -1;
  27.     }
  28.  
  29.  
  30.     //1、为通信创建一个端点
  31.     int sfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
  32.     //参数1：说明使用的是ipv4通信域
  33.     //参数2：说明使用的是TCP面向连接的通信方式
  34.     //参数3：由于参数2中已经指定通信方式，填0即可
  35.     if(sfd == -1)
  36.     {
  37.         perror("socket error");
  38.         return -1;
  39.     }
  40.     printf("socket success sfd = %d\n", sfd);   //3
  41.  
  42.     //调用端口号快速重用函数
  43.     int reuse = 1;
  44.     if(setsockopt(sfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &reuse, sizeof(reuse)) == -1)
  45.     {
  46.         perror("setsockopt error");
  47.         return -1;
  48.     }
  49.  
  50.     //2、绑定ip和端口号
  51.     //2.1 准备地址信息结构体
  52.     struct sockaddr_in sin;
  53.     sin.sin_family = AF_INET;    //通信域
  54.     sin.sin_port = htons(SER_PORT);    //端口号
  55.     sin.sin_addr.s_addr = inet_addr(SER_IP);  //ip地址
  56.  
  57.     //2.2 绑定工作
  58.     if(bind(sfd, (struct sockaddr*)&sin, sizeof(sin)) ==-1)
  59.     {
  60.         perror("bind error");
  61.         return -1;
  62.     }
  63.     printf("bind success\n");
  64.  
  65.     //3、将套接字设置成被动监听状态
  66.     if(listen(sfd, 128)==-1)
  67.     {
  68.         perror("listen error");
  69.         return -1;
  70.     }
  71.     printf("listen success\n");
  72.  
  73.     //4、阻塞等待客户端的连接
  74.     //4.1 定义用于接受客户端信息的容器
  75.     struct sockaddr_in cin;
  76.     socklen_t addrlen = sizeof(cin);
  77.     int newfd = -1;             //客户端套接字变量
  78.  
  79.     while(1)
  80.     {   
  81.         //父进程
  82.         newfd = accept(sfd, (struct sockaddr*)&cin, &addrlen);
  83.         if(newfd == -1)
  84.         {
  85.             perror("accept error");
  86.             return -1;
  87.         }
  88.         printf("[%s:%d]:发来连接请求\n", inet_ntoa(cin.sin_addr), ntohs(cin.sin_port));
  89.  
  90.         pid_t pid = fork();          //创建子进程
  91.         if(pid > 0)
  92.         {
  93.             //父进程体
  94.             //关闭newfd
  95.             close(newfd);
  96.         
  97.         }else if(pid == 0)
  98.         {
  99.             //关闭sfd
  100.             close(sfd);
  101.  
  102.             //5、与客户端进行相互通信
  103.             char rbuf[128] = "";            //读取消息内容的容器
  104.  
  105.             while(1)
  106.             {
  107.                 //清空容器
  108.                 bzero(rbuf, sizeof(rbuf));
  109.  
  110.                 //从套接字中读取数据
  111.                 //int res = read(newfd, rbuf, sizeof(rbuf));
  112.                 int res = recv(newfd, rbuf, sizeof(rbuf), 0);
  113.                 if(res == 0)
  114.                 {
  115.                     printf("客户端已经下线\n");
  116.                     break;
  117.                 }
  118.  
  119.                 //将读取的消息展示出来
  120.                 printf("[%s:%d]:%s\n", inet_ntoa(cin.sin_addr), ntohs(cin.sin_port), rbuf);
  121.  
  122.                 //将收到的消息处理一下，回复给客户端
  123.                 strcat(rbuf, "*_*");
  124.  
  125.                 //讲消息发送给客户端
  126.                 //write(newfd, rbuf, strlen(rbuf));
  127.                 send(newfd, rbuf, strlen(rbuf), 0);
  128.                 printf("发送成功\n");
  129.             }
  130.  
  131.             //6、关闭套接字
  132.             close(newfd);
  133.  
  134.             //退出子进程
  135.             exit(EXIT_SUCCESS);
  136.  
  137.         }else
  138.         {
  139.             perror("fork error");
  140.             return -1;
  141.         }
  142.     }
  143.     close(sfd);
  144.  
  145.  
  146.     return 0;
  147. }

三.多线程实现并发服务器

3.1流程框架

  1.  
  2. //定义线程体函数
  3. void *deal_cli_msg(void *arg)
  4. {
  5.         //跟当前客户端进行通信
  6.     recv();              //阻塞读取消息
  7.     send();              //发送消息
  8.     close(newfd);                //关闭套接字
  9.     pthread_exit(NULL);            //退出线程
  10. }
  11.  
  12.  
  13. sfd = socket();           //创建用于通信的套接字文件描述符
  14. bind();                      //绑定ip地址和端口号
  15. listen();                 //将套接字设置成被动监听状态
  16.  
  17. while(1)
  18. {
  19.     newfd = accept();             //阻塞等待客户端连接请求，并为其创建一个新的用于通信的套接字问津描述符
  20.     pthread_create(&tid, NULL, deal_cli_msg, &info);         //创建分支线程用于跟客户端进行通信
  21.     pthread_detach(tid);                      //将线程设置成分离态
  22. }
  23. close(sfd);                      //关闭监听

3.2具体实现代码

  1. #include<myhead.h>
  2. #define SER_PORT 8888              //服务器端口号
  3. #define SER_IP "192.168.125.113"   //服务器ip地址
  4.  
  5. //定义一个结构体类型，用于向线程体函数传递参数
  6. struct Info
  7. {
  8.     int newfd; 
  9.     struct sockaddr_in cin;
  10. };
  11.  
  12.  
  13. //定义线程体函数
  14. void * deal_cli_msg(void *arg)
  15. {
  16.     //解析传递进来的数据
  17.     int newfd = ((struct Info*)arg)->newfd;
  18.     struct sockaddr_in cin = ((struct Info*)arg)->cin;
  19.  
  20.     //5、与客户端进行相互通信
  21.     char rbuf[128] = "";            //读取消息内容的容器
  22.  
  23.     while(1)
  24.     {
  25.         //清空容器
  26.         bzero(rbuf, sizeof(rbuf));
  27.  
  28.         //从套接字中读取数据
  29.         //int res = read(newfd, rbuf, sizeof(rbuf));
  30.         int res = recv(newfd, rbuf, sizeof(rbuf), 0);
  31.         if(res == 0)
  32.         {
  33.             printf("客户端已经下线\n");
  34.             break;
  35.         }
  36.  
  37.         //将读取的消息展示出来
  38.         printf("[%s:%d]:%s\n", inet_ntoa(cin.sin_addr), ntohs(cin.sin_port), rbuf);
  39.  
  40.         //将收到的消息处理一下，回复给客户端
  41.         strcat(rbuf, "*_*");
  42.  
  43.         //讲消息发送给客户端
  44.         //write(newfd, rbuf, strlen(rbuf));
  45.         send(newfd, rbuf, strlen(rbuf), 0);
  46.         printf("发送成功\n");
  47.     }
  48.  
  49.     //6、关闭套接字
  50.     close(newfd);
  51.  
  52.     //退出线程
  53.     pthread_exit(NULL);
  54.  
  55. }
  56.  
  57.  
  58.  
  59.  
  60.  
  61. int main(int argc, const char *argv[])
  62. {
  63.     //1、为通信创建一个端点
  64.     int sfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
  65.     //参数1：说明使用的是ipv4通信域
  66.     //参数2：说明使用的是TCP面向连接的通信方式
  67.     //参数3：由于参数2中已经指定通信方式，填0即可
  68.     if(sfd == -1)
  69.     {
  70.         perror("socket error");
  71.         return -1;
  72.     }
  73.     printf("socket success sfd = %d\n", sfd);   //3
  74.  
  75.     //2、绑定ip和端口号
  76.     //2.1 准备地址信息结构体
  77.     struct sockaddr_in sin;
  78.     sin.sin_family = AF_INET;    //通信域
  79.     sin.sin_port = htons(SER_PORT);    //端口号
  80.     sin.sin_addr.s_addr = inet_addr(SER_IP);  //ip地址
  81.  
  82.     //2.2 绑定工作
  83.     if(bind(sfd, (struct sockaddr*)&sin, sizeof(sin)) ==-1)
  84.     {
  85.         perror("bind error");
  86.         return -1;
  87.     }
  88.     printf("bind success\n");
  89.  
  90.     //3、将套接字设置成被动监听状态
  91.     if(listen(sfd, 128)==-1)
  92.     {
  93.         perror("listen error");
  94.         return -1;
  95.     }
  96.     printf("listen success\n");
  97.  
  98.     //4、阻塞等待客户端的连接
  99.     //4.1 定义用于接受客户端信息的容器
  100.     struct sockaddr_in cin;
  101.     socklen_t addrlen = sizeof(cin);
  102.  
  103.     while(1)
  104.     {
  105.         //accept函数会预选一个当前未分配的最小的文件描述符
  106.         //即使在阻塞过程中，有更小的文件描述符产生，本次操作的文件描述符也不会更改了
  107.         int newfd = accept(sfd, (struct sockaddr*)&cin, &addrlen);
  108.         if(newfd == -1)
  109.         {
  110.             perror("accept error");
  111.             return -1;
  112.         }
  113.  
  114.         printf("[%s:%d]:发来连接请求, newfd = %d\n", inet_ntoa(cin.sin_addr), ntohs(cin.sin_port), newfd);
  115.  
  116.  
  117.         //定义要传递数据的结构体变量
  118.         struct Info buf = {newfd, cin};
  119.  
  120.         //创建分支线程，用于通信
  121.         pthread_t tid = -1;
  122.         if(pthread_create(&tid, NULL, deal_cli_msg, &buf) == -1)
  123.         {
  124.             printf("pthread_create error\n");
  125.             return -1;
  126.         }
  127.  
  128.  
  129.         //将线程设置成分离态
  130.         pthread_detach(tid);
  131.  
  132.     }
  133.     close(sfd);
  134.  
  135.  
  136.     return 0;
  137. }

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