linux fork多进程并发服务器模型之C/C++代码实战

在很早的文章中，我们一起聊过服务器如何与多个客户端进行通信，那时，我们要么用select, 要么用多线程，却没有用多进程。其实，多进程也可以实现与多个客户端进行通信。

如果是在while中循环accept, 然后循环处理事情，此时，这种服务是迭代服务，只能逐一处理客户端的请求，后一个请求必须等前一个请求处理完毕，无法并发处理，真是急死人。要实现并发，我们可以考虑多线程，也可以考虑多进程，本文来说说后者。在我们的多进程服务器模型中，我们用父进程来处理连接（监听socket），用fork子进程的方法来处理通信(通信socket)，各司其职，美哉。

一旦涉及到fork, 就必须注意僵尸进程的处理，所以，我们要用waitpid进行收尸，这一点，我们已经说过了。另外，要注意，父子进程共享socket句柄的文件表（如果不理解的话，建议看看APUE），所以close socket的时候，只是使引用计数减1，并不是真正地直接关闭socket(减为0才是真正的关闭)，这一点，我们也已经说过了。

废话少说，直接上菜。

服务端程序为：

#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netdb.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <ctype.h>
#include <errno.h>
#include <malloc.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <stdarg.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/types.h>  
#include <sys/wait.h>  
#include <netinet/in.h>  
#include <arpa/inet.h>  
#include <signal.h>

void sigChildFun(int sigNO)
{
    pid_t pid;
    int stat;
    while((pid = waitpid(-1, &stat, WNOHANG)) > 0) // 循环收尸(僵尸进程), 此时waitpid不会阻塞
{
NULL;
}

    return;
}

int main()
{
    sockaddr_in servAddr;
    memset(&servAddr,0,sizeof(servAddr));
    servAddr.sin_family = AF_INET;
    servAddr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
    servAddr.sin_port = htons(8765);

int iListenSocket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    bind(iListenSocket, (sockaddr *)&servAddr, sizeof(servAddr));
    listen(iListenSocket,5);

    signal(SIGCHLD, sigChildFun);

    while(1)
    {
    sockaddr_in clientAddr;
        socklen_t iSize = sizeof(clientAddr);
        memset(&clientAddr, 0, sizeof(clientAddr));

int iConnSocket = accept(iListenSocket,(sockaddr*)&clientAddr, &iSize);
        if(iConnSocket < 0)
        {
            if(errno == EINTR || errno == ECONNABORTED)
        {
            continue;
        }
            else
            {
                printf("accept error, server\n");
                return -1;
            }
        }

int tmpPid = fork();
        if(tmpPid == 0)
        {
            close(iListenSocket); // 子进程让监听socket的计数减1, 并非直接关闭监听socket

    char szBuf[1024] = {0};
snprintf(szBuf, sizeof(szBuf), "server pid[%u], client ip[%s]", getpid(), inet_ntoa(clientAddr.sin_addr));
            write(iConnSocket, szBuf, strlen(szBuf) + 1);

while(1)
{
if(read(iConnSocket, szBuf, 1) <= 0)
{
close(iConnSocket);  // 子进程让通信的socket计数减1
            return -2;           // 子进程退出
}
}

            close(iConnSocket);  // 子进程让通信的socket计数减1
            return 0;            // 子进程退出
        }

        close(iConnSocket);      // 父进程让通信的socket计数减1
    }

getchar();
close(iListenSocket);        // 父进程让监听socket计数减1, 此时会关掉监听socket(因为之前子进程已经有此操作)
    return 0;
}

启动它。

客户端程序为：

#include <unistd.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netdb.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <ctype.h>
#include <errno.h>
#include <malloc.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <stdarg.h>
#include <fcntl.h>

int main()
{
    int sockClient = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    struct sockaddr_in addrSrv;
    addrSrv.sin_addr.s_addr = inet_addr("10.100.70.140");
    addrSrv.sin_family = AF_INET;
    addrSrv.sin_port = htons(8765);
    connect(sockClient, ( const struct sockaddr *)&addrSrv, sizeof(struct sockaddr_in));

char szBuf[2048] = {0};
int iRet = recv(sockClient, szBuf, sizeof(szBuf) - 1 , 0); 
printf("msg from server: %s\n", szBuf);

getchar();
    close(sockClient);

    return 0;
}

我们开启一个客户端，此时如下：

客户端信息为：

xxxxxx$ ./client
msg from server: server pid[16402], client ip[10.100.70.139]

服务端信息为：

xxxxxx$ ps -ef | grep -w server
user_00  16096 32164  0 19:42 pts/18   00:00:00 ./server
user_00  16402 16096  0 19:42 pts/18   00:00:00 ./server

可以看到，服务端16402子进程是与客户端通信的进程，父进程16096是监听的父进程（主进程）。

另外再开启一个客户端（不要关闭旧的客户端），此时如下：

新客户端信息为：

xxxxxx$ ./client
msg from server: server pid[16497], client ip[10.100.70.139]

服务端信息为：

xxxxxx$ ps -ef | grep -w server
user_00  16096 32164  0 19:42 pts/18   00:00:00 ./server
user_00  16402 16096  0 19:42 pts/18   00:00:00 ./server
user_00  16497 16096  0 19:42 pts/18   00:00:00 ./server

可以看到，父进程16096新开了一个子进程16497来与新的客户端进行通信。

我们关闭第一个客户端，然后看到服务端为：

xxxxxx$ ps -ef | grep -w server
user_00  16096 32164  0 19:42 pts/18   00:00:00 ./server
user_00  16497 16096  0 19:42 pts/18   00:00:00 ./server

我们再关闭第二个客户端，然后看到服务端为：

xxxxxx$ ps -ef | grep -w server
user_00  16096 32164  0 19:42 pts/18   00:00:00 ./server

显然，客户端退出后，发FIN包，服务端子进程的recv函数就为0，退出子进程的while循环了，因此，对应的子进程就over了，而且不会留下僵尸进程（有waitpid）。而且，我们可以看到，负责连接管理（accept）的父进程（主进程）依然安然无恙，优哉游哉地等待下一个客户端连接。

在这里，我们可以看到，这个服务器是并发的，而不是迭代的。什么意思呢？你看，即使子进程处理业务需要很久很久，那么上述服务依然能并发地响应n个几乎同时到达的客户端，此时，父进程开启n个子进程，并发地工作，并发地与客户端进行通信，而且还互不干扰，大大提升了服务满意度。

客户自然满意多了，因为服务方专门派人一对一地提供服务啊，你要是再不满意，这个客户就没良心了。

先说到这里，吃个晚饭，然后干点正事。

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