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什么是并發(fā)服務(wù)器

當(dāng)涉及到構(gòu)建高性能的服務(wù)器應(yīng)用程序時(shí)，我們通常會考慮使用并發(fā)服務(wù)器來處理多個(gè)客戶端請求。在并發(fā)服務(wù)器中，多進(jìn)程和多線程是兩種常見的并發(fā)模型，它們都有各自的優(yōu)點(diǎn)和適用場景。本文將介紹多進(jìn)程和多線程并發(fā)服務(wù)器的基礎(chǔ)知識。

多進(jìn)程并發(fā)服務(wù)器

多進(jìn)程并發(fā)服務(wù)器通過創(chuàng)建多個(gè)子進(jìn)程來處理客戶端請求。每個(gè)子進(jìn)程是操作系統(tǒng)中獨(dú)立運(yùn)行的單位，擁有自己的內(nèi)存空間和資源。當(dāng)有新的客戶端連接請求到達(dá)時(shí)，服務(wù)器創(chuàng)建一個(gè)新的子進(jìn)程來處理該請求。子進(jìn)程負(fù)責(zé)與客戶端通信并提供所需的服務(wù)。

多進(jìn)程并發(fā)服務(wù)器的優(yōu)點(diǎn)是穩(wěn)定性高。由于每個(gè)子進(jìn)程都是相互獨(dú)立的，一個(gè)子進(jìn)程的崩潰或錯(cuò)誤不會影響其他子進(jìn)程的執(zhí)行。這種獨(dú)立性使得多進(jìn)程并發(fā)服務(wù)器能夠有效地隔離錯(cuò)誤，提高服務(wù)器的可靠性。

然而，多進(jìn)程并發(fā)服務(wù)器也有一些缺點(diǎn)。創(chuàng)建和管理多個(gè)進(jìn)程需要消耗更多的系統(tǒng)資源，包括內(nèi)存和CPU時(shí)間。進(jìn)程間的通信也需要特殊的機(jī)制，例如管道或共享內(nèi)存，以便在不同進(jìn)程之間傳遞數(shù)據(jù)。此外，由于每個(gè)進(jìn)程都有自己的內(nèi)存空間，進(jìn)程間的數(shù)據(jù)共享和同步可能會變得復(fù)雜。

多線程并發(fā)服務(wù)器

多線程并發(fā)服務(wù)器通過創(chuàng)建多個(gè)線程來處理客戶端請求。線程是在進(jìn)程內(nèi)部運(yùn)行的獨(dú)立執(zhí)行流，共享同一個(gè)進(jìn)程的內(nèi)存空間和資源。與多進(jìn)程不同，多線程服務(wù)器不需要?jiǎng)?chuàng)建新的進(jìn)程來處理請求，而是在同一個(gè)進(jìn)程中創(chuàng)建多個(gè)線程。

多線程并發(fā)服務(wù)器的優(yōu)點(diǎn)是資源消耗較少。與進(jìn)程相比，線程的創(chuàng)建和切換開銷更小，因?yàn)樗鼈児蚕磉M(jìn)程的資源。這使得多線程并發(fā)服務(wù)器更加輕量級，能夠更高效地利用系統(tǒng)資源。

然而，多線程并發(fā)服務(wù)器也存在一些問題。首先，線程共享進(jìn)程的內(nèi)存空間，因此在多線程環(huán)境中訪問共享數(shù)據(jù)需要特殊的同步機(jī)制，以避免競態(tài)條件和數(shù)據(jù)不一致。其次，由于線程共享相同的地址空間，一個(gè)線程的錯(cuò)誤可能會影響整個(gè)進(jìn)程，導(dǎo)致服務(wù)器崩潰或不穩(wěn)定。

選擇適合的并發(fā)模型

在選擇多進(jìn)程還是多線程并發(fā)服務(wù)器時(shí)，需要根據(jù)具體的應(yīng)用需求和性能要求進(jìn)行權(quán)衡。以下是一些建議：

- 如果穩(wěn)定性和容錯(cuò)性是首要考慮因素，多進(jìn)程并發(fā)服務(wù)器可能是更好的選擇。每個(gè)子進(jìn)程的獨(dú)立性可以有效地隔離錯(cuò)誤，提高服務(wù)器的可靠性。

- 如果服務(wù)器需要處理大量的并發(fā)連接并需要更高的性能和資源利用率，多線程并發(fā)服務(wù)器可能更適合。線程的創(chuàng)建和切換開銷相對較小，可以更高效地處理并發(fā)請求。

- 如果同時(shí)需要穩(wěn)定性和性能，可以考慮使用混合模型，即在每個(gè)進(jìn)程中創(chuàng)建多個(gè)線程，以實(shí)現(xiàn)更好的負(fù)載平衡和資源利用率。

無論選擇多進(jìn)程還是多線程并發(fā)服務(wù)器，都需要注意正確處理并發(fā)訪問共享數(shù)據(jù)的問題，使用適當(dāng)?shù)耐綑C(jī)制（如鎖、信號量）來保證數(shù)據(jù)的一致性和正確性。

總結(jié)起來，多進(jìn)程和多線程并發(fā)服務(wù)器是實(shí)現(xiàn)高性能服務(wù)器的常見方式。它們各有優(yōu)劣，選擇合適的并發(fā)模型需要考慮應(yīng)用需求和性能要求，并注意處理并發(fā)訪問共享數(shù)據(jù)的問題。

多進(jìn)程并發(fā)服務(wù)器代碼實(shí)現(xiàn)

使用多進(jìn)程并發(fā)服務(wù)器時(shí)要考慮以下幾點(diǎn)：

- 父進(jìn)程最大文件描述個(gè)數(shù)(父進(jìn)程中需要close關(guān)閉accept返回的新文件描述符)；

- 系統(tǒng)內(nèi)創(chuàng)建進(jìn)程個(gè)數(shù)(與內(nèi)存大小相關(guān))；

-進(jìn)程創(chuàng)建過多是否降低整體服務(wù)性能(進(jìn)程調(diào)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
voiddo_sigchild(int?num){while?(waitpid(0,?NULL, WNOHANG) >?0)? ? ;}intmain(void){structsockaddr_inservaddr, cliaddr;socklen_t?cliaddr_len;int?listenfd, connfd;char?buf[MAXLINE];char?str[INET_ADDRSTRLEN];int?i, n;pid_t?pid;
structsigactionnewact;? 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 %dn",? ? ? ? ? ??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);return0;? ? }?elseif?(pid >?0) {? ? ??Close(connfd);? ? }?else? ? ??perr_exit("fork");? }??Close(listenfd);return0;}

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
intmain(int?argc,?char?*argv[]){structsockaddr_inservaddr;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);return0;}

多線程并發(fā)服務(wù)器代碼實(shí)現(xiàn)

在使用線程模型開發(fā)服務(wù)器時(shí)需考慮以下問題：

- 調(diào)整進(jìn)程內(nèi)最大文件描述符上限；

- 線程如有共享數(shù)據(jù)，考慮線程同步；

- 服務(wù)于客戶端線程退出時(shí)，退出處理（退出值，分離態(tài)）；

- 系統(tǒng)負(fù)載，隨著鏈接客戶端增加，導(dǎo)致其它線程不能及時(shí)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
structs_info {structsockaddr_incliaddr;int?connfd;};void?*do_work(void?*arg){int?n,i;structs_info *ts = (structs_info*)arg;char?buf[MAXLINE];char?str[INET_ADDRSTRLEN];/* 可以在創(chuàng)建線程前設(shè)置線程創(chuàng)建屬性,設(shè)為分離態(tài),哪種效率高內(nèi)？*/??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 %dn",? ? ? ??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);}
intmain(void){structsockaddr_inservaddr, cliaddr;socklen_t?cliaddr_len;int?listenfd, connfd;int?i =?0;pthread_t?tid;structs_infots[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;/* 達(dá)到線程最大數(shù)時(shí)，pthread_create出錯(cuò)處理, 增加服務(wù)器穩(wěn)定性 */? ??pthread_create(&tid,?NULL, do_work, (void*)&ts[i]);? ? i++;? }return0;}