Linux操作系统——TCP服务端并发模型
TCP：建立连接，一对一
要实现多任务并发，就引出了并发模型
一、多进程与多线程
1.在相同资源情况下，进程资源开销大，但其安全性高
2.线程相对于进程资源开销小，且并发量比进程大
①多进程并发基础代码
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h> /* See NOTES */
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/ip.h> /* superset of previous */
#include <unistd.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <netinet/in.h>
#include <string.h>int init_tcp_http()
{int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);if (sockfd < 0){perror("socket error");return -1;}struct sockaddr_in cliaddr;socklen_t clilen = sizeof(cliaddr);struct sockaddr_in seraddr;seraddr.sin_family = AF_INET;seraddr.sin_port = htons(51000);seraddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.0.183");int ret = bind(sockfd, (struct sockaddr *)&seraddr, sizeof(seraddr));if (ret < 0){perror("bind error");return -1;}ret = listen(sockfd, 10);if (ret < 0){perror("listen error");return -1;}return sockfd;
}int main(int argc, char const *argv[])
{struct sockaddr_in cliaddr;socklen_t clien = sizeof(cliaddr);int sockfd = init_tcp_http();if(sockfd < 0){return -1;}while(1){int connfd =accept(sockfd,(struct sockaddr *)&cliaddr,&clien);if(connfd < 0){perror("accept error");return -1;}pid_t pid = fork();if(pid > 0){}else if(pid == 0){char buff[1024];while(1){memset(buff,0,sizeof(buff));ssize_t cnt = recv(connfd,buff,sizeof(buff),0);if(cnt < 0){perror("recv error");return -1;}else if(cnt == 0){printf("[%s : %d], online\n",inet_ntoa(cliaddr.sin_addr),ntohs(cliaddr.sin_port));}printf("[%s : %d] %s\n",inet_ntoa(cliaddr.sin_addr),ntohs(cliaddr.sin_port),buff);strcat(buff,"----->ok");cnt = send(connfd,buff,sizeof(buff),0);if(cnt < 0){perror("recv error");return -1;}}close(connfd);}}close(sockfd);return 0;
}
②多线程并发基础代码实现
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h> /* See NOTES */
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/ip.h> /* superset of previous */
#include <unistd.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <netinet/in.h>
#include <string.h>
#include <pthread.h>
#include <stdlib.h>int init_tcp_http()
{int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);if (sockfd < 0){perror("socket error");return -1;}int optval = 1;setsockopt(sockfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &optval, sizeof(optval));struct sockaddr_in cliaddr;socklen_t clilen = sizeof(cliaddr);struct sockaddr_in seraddr;seraddr.sin_family = AF_INET;seraddr.sin_port = htons(51000);seraddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.0.183");int ret = bind(sockfd, (struct sockaddr *)&seraddr, sizeof(seraddr));if (ret < 0){perror("bind error");return -1;}ret = listen(sockfd, 10);if (ret < 0){perror("listen error");return -1;}return sockfd;
}void *task(void *arg)
{ int connfd = *(int *)arg;char buff[1024] = {0};while(1){memset(buff,0,sizeof(buff));ssize_t cnt = recv(connfd,buff,sizeof(buff),0);if(cnt < 0){perror("recv error");close(connfd);return NULL;}else if(cnt == 0){printf("online\n");break;}printf("buff = %s\n",buff);strcat(buff,"----->ok");cnt = send(connfd,buff,sizeof(buff),0);if(cnt < 0){perror("recv error");close(connfd);return NULL;}}close(connfd);
}int main(int argc, char const *argv[])
{ pthread_t tid; struct sockaddr_in cliaddr;socklen_t clien = sizeof(cliaddr);int sockfd = init_tcp_http();if(sockfd < 0){return -1;}while(1){int connfd = accept(sockfd,(struct sockaddr *)&cliaddr,&clien);if(connfd < 0){perror("accept error");return -1;}pthread_create(&tid,NULL,task,&connfd);pthread_detach(tid); }close(sockfd);return 0;
}
二、线程池
为了解决多线程或者多进程模型，在服务器运行过程，频繁创建和销毁线程（进程）带来的时间消耗问题。基于生产者和消费者编程模型，以及任务队列等，实现的一套多线程框架。
简单的例子：主线程是一个餐厅，餐厅有四个服务员（此线程），当客人到餐厅就餐时，服务员前去接待，当四个服务员都没有空闲时，客人进行排队，就好比一个队列（先进先出），当服务员空闲来，就去“队列”中接待客人（task）
三、IO多路复用
I-->O：fd
对多个文件描述符的读写可以复用一个进程。在不创建新的进程和线程的前提下，使用一个进程实现对多个文件读写的同时监测
阻塞IO模式：
1. 多个任务之间是同步的效果
1）select
2）poll
3）epoll
2.相应函数解释
1）select实现IO多路复用：
1. 创建文件描述符集合 fd_set
2. 添加关注的文件描述符到集合 FD_SET();
3. 使用select传递集合表给内核，内核开始监测事件 select()
4. 当内核监测到事件时，应用层select将解除阻塞，并获得相关的事件结果
5. 根据select返回的结果做不同的任务处理
位图为1024是因为文件描述符是0~1023（前三位是标准输出，标准输入，标准出错设备）
void FD_CLR(int fd, fd_set *set);
int FD_ISSET(int fd, fd_set *set);
void FD_SET(int fd, fd_set *set);
void FD_ZERO(fd_set *set);这是系统自带的一些带参宏
FD_CLR 是将当前套接字置零
FD_ISSET 检测套接字是否置为1
FD_SET 将定义的套接字插入文件描述符集合
FD_ZERO 将文件描述符全清零
int select(int nfds, fd_set *readfds, fd_set *writefds,fd_set *exceptfds,
struct timeval *timeout);
功能：传递文件描述符结合表给内核并等待获取事件结果
参数：
nfds ： 关注的最大文件描述符+1
readfds： 读事件的文件描述符集合
writefds： 写事件的文件描述符集合
exceptfds：其他事件的文件描述符集合
timeout： 设置select监测时的超时时间
NULL ： 不设置超时时间（select一直阻塞等待）返回值：
成功：返回内核监测的到达事件的个数
失败：-1
0 ： 超时时间到达，但没有事件发生，则返回0