网络基础 TCP多进程/多线程服务器

其他 2018-05-16 10:04:57 阅读次数: 2

TCP协议

TCP协议段格式

  • 源/目的端口号: 表示数据是从哪个进程来, 到哪个进程去;
  • 32位序号/32位确认号: 以后再了解
  • 4位TCP报头⻓度: 表⽰该TCP头部有多少个32位bit(有多少个4字节); 所以TCP头部最⼤⻓度是15 * 4 =60
  • 6位标志位:
  1. URG: 紧急指针是否有效
  2. ACK: 确认号是否有效
  3. PSH: 提示接收端应⽤程序立刻从TCP缓冲区把数据读走
  4. RST: 对方要求重新建立连接; 我们把携带RST标识的称为复位报⽂段
  5. SYN: 请求建立连接; 我们把携带SYN标识的称为同步报文段
  6. FIN: 通知对方, 本端要关闭了, 我们称携带FIN标识的为结束报⽂段
  • 16位窗口大小: 描述目前接受能力，填写的是自己的接受缓冲区大小
  • 16位校验和: 发送端填充, CRC校验. 接收端校验不通过, 则认为数据有问题. 此处的检验和不光包含TCP首部, 也包含TCP数据部分.
  • 16位紧急指针: 标识哪部分数据是紧急数据;
  • 40字节头部选项: 暂时忽略;

编写TCP多进程服务器：

服务器代码：

#include<stdio.h>
#include<unistd.h>	//unistd.h 是 C 和 C++ 程序设计语言中提供对 POSIX 操作系统 API 的访问功能的头文件的名称。
#include<stdlib.h>	//tdlib.h里面定义了五种类型、一些宏和通用工具函数。 类型例如size_t,宏例如EXIT_FAILURE,常用的函数如malloc()、atoi()
#include<string.h>				
#include<sys/socket.h>			
#include<netinet/in.h>	//socketaddr_in 结构体 htons系统调用
#include<arpa/inet.h>	//htonl, htons之类 int_addr	
#include<sys/wait.h>  	//使用wait()和waitpid()函数时需要


void Request(int client_fd,struct sockaddr_in* client_addr)
{
	 char buf[1024] = {0};
	 while(1)
	 {
		 ssize_t size = read(client_fd,buf,sizeof(buf));
		 if(size < 0)
		 {
		 	perror("read");
			continue;
		 }

		if(strncasecmp(buf,"quit",4) == 0 || size == 0)
		{
			printf("=============client [%s] quit!===========\n",inet_ntoa(client_addr->sin_addr));
			break;
		}
//		 if(size == 0)
//		 {
//		 	printf("client:%s is exited!\n",inet_ntoa(client_addr->sin_addr));
//			close(client_fd);
//			break;
//		 }
	 	buf[size] = '\0';
		printf("client %s say:%s\n",inet_ntoa(client_addr->sin_addr),buf);
		write(client_fd,buf,strlen(buf));
	}
	 return;
}



void CreateWorker(int client_fd,struct sockaddr_in* client_addr)
{
	pid_t pid = fork();
	if(pid < 0)
	{
		perror("fork");
		return;
	}
	else if(pid == 0)
	{
		//child
		if(fork() == 0)
		{
			//grand_child
			//此处创建孙子进程使子进程退出，是因为孙子进程有init回收
			Request(client_fd,client_addr);
		}
		exit(0);
	}
	else
	{
		//father
		close(client_fd);
		waitpid(pid,NULL,0);
	}
}

int main(int argc,char* argv[])
{
	if(argc != 3)	
	{
		// ./service 192.168.1.113 88888
		printf("Usage:%s [IP] [port]\n",argv[0]);
		return 1;
	}

	struct sockaddr_in addr;
	addr.sin_family = AF_INET;
	addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(argv[1]);
	addr.sin_port = htons(atoi(argv[2]));

	int fd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
	if(fd < 0)
	{
		perror("socket");
		return 2;
	}
	
	if(bind(fd,(struct sockaddr*)&addr,sizeof(addr)) < 0)
	{
		perror("bind");
		return 3;
	}

	if(listen(fd,5) < 0)
	{
		perror("listen");
		return 4;
	}
	
	while(1)
	{
		struct sockaddr_in client_addr;
		socklen_t len = sizeof(client_addr);
		int client_fd = accept(fd,(struct sockaddr*)&client_addr,&len);
		if(client_fd < 0)
		{
			perror("accept");
			continue;
		}
		printf("########## %s connected!##########\n",inet_ntoa(client_addr.sin_addr));

		CreateWorker(client_fd,&client_addr);	
	}
	return 0;
}

Makefile：

.PHONY:all
all:service client
service:service.c
	gcc -o $@ $^
client:client.c
	gcc -o $@ $^ -static
.PHONY:clean
clean:
	rm -f service client

多进程服务器运行截图：

    

如图可见有2个客户端连接到服务器。


客户端可以输入quit退出连接。


编写TCP多线程服务器：

服务器代码：    

#include<stdio.h>
#include<unistd.h>				
#include<stdlib.h>
#include<string.h>				
#include<sys/socket.h>			
#include<netinet/in.h>			
#include<arpa/inet.h>			
#include<sys/wait.h>  			


void Request(int client_fd,struct sockaddr_in* client_addr)
{
	 char buf[1024] = {0};
	 while(1)
	 {
		 ssize_t size = read(client_fd,buf,sizeof(buf));
		 if(size < 0)
		 {
		 	perror("read");
			continue;
		 }

		if(strncasecmp(buf,"quit",4) == 0 || size == 0)
		{
			printf("=============client [%s] quit!===========\n",inet_ntoa(client_addr->sin_addr));
			break;
		}
	 	buf[size] = '\0';
		printf("client %s say:%s\n",inet_ntoa(client_addr->sin_addr),buf);
		write(client_fd,buf,strlen(buf));
	}
	 return;
}

typedef struct Arg
{
	int fd;
	struct sockaddr_in addr;
}Arg;

void* CreateWorker(void* ptr)
{
	Arg* arg = (Arg*)ptr;
	Request(arg->fd,&arg->addr);
	free(arg);
}

int main(int argc,char* argv[])
{
	if(argc != 3)	
	{
		// ./server 192.168.1.113 88888
		printf("Usage:%s [IP] [port]\n",argv[0]);
		return 1;
	}

	struct sockaddr_in addr;
	addr.sin_family = AF_INET;
	addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(argv[1]);
	addr.sin_port = htons(atoi(argv[2]));

	int fd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
	if(fd < 0)
	{
		perror("socket");
		return 2;
	}
	
	if(bind(fd,(struct sockaddr*)&addr,sizeof(addr)) < 0)
	{
		perror("bind");
		return 3;
	}

	if(listen(fd,5) < 0)
	{
		perror("listen");
		return 4;
	}

	
	while(1)
	{
		struct sockaddr_in client_addr;
		socklen_t len = sizeof(client_addr);
		int client_fd = accept(fd,(struct sockaddr*)&client_addr,&len);
		if(client_fd < 0)
		{
			perror("accept");
			continue;
		}
		printf("########## %s connected!##########\n",inet_ntoa(client_addr.sin_addr));

		pthread_t tid = 0;
		Arg* arg = (Arg*)malloc(sizeof(Arg));
		arg->fd = client_fd;
		arg->addr = client_addr;
		pthread_create(&tid,NULL,CreateWorker,(void*)arg);
		pthread_detach(tid); //分离线程
	}
	return 0;
}

Makefile：多线程的makefile切记要加-lpthread选项。

.PHONY:all
all:server client
server:server.c
	gcc -o $@ $^ -lpthread
client:client.c
	gcc -o $@ $^ -static 
.PHONY:clean
clean:
	rm -f server client




多进程与多线程客户端代码相同,如下：

#include<stdio.h>
#include<unistd.h>				
#include<stdlib.h>				
#include<string.h>				
#include<sys/socket.h>			
#include<netinet/in.h>
#include<arpa/inet.h>				
#include<sys/wait.h>  			



int main(int argc,char* argv[])
{
	if(argc != 3)
	{
		printf("Usage: %s [IP] [port]\n",argv[0]);
		return 1;
	}
	char buf[1024];
	memset(buf,'\0',sizeof(buf));

	struct sockaddr_in service_addr;
	int sock = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
	bzero(&service_addr,sizeof(service_addr));
	service_addr.sin_family = AF_INET;
	inet_pton(AF_INET,argv[1],&service_addr.sin_addr);	
	service_addr.sin_port = htons(atoi(argv[2]));


	int ret = connect(sock,(struct sockaddr*)&service_addr,sizeof(service_addr));
	if(ret < 0)
	{
		printf("connect failed...\n");
		return 1;
	}
	printf("connect success...\n");
	while(1)
	{
		printf("client#:");
		fgets(buf,sizeof(buf),stdin);
		buf[strlen(buf) - 1] = 0;
		write(sock,buf,sizeof(buf));	
		//用来比较s1与s2前n个字符大小,若字符串相同则返回0
		if(strncasecmp(buf,"quit",4) == 0)
		{
			printf("quit!\n");
			break;
		}
		printf("please wait...\n");
		read(sock,buf,sizeof(buf));
		printf("service#:%s\n",buf);
	}
	close(sock);

	return 0;
}


总结两种服务器优缺点：

多进程服务器缺点：

  • 客户连接后才创建进程
  • 多进程服务器吃资源，只能服务有限个客户
  • 多进程服务器跟随进程增多cpu压力增大，性能下降

多进程服务器优点：

  • 可处理多个客户
  • 编写周期短，代码简单
  • 稳定性强，一个进程挂掉不会影响其他进程

多线程服务器缺点：

  • 客户连接后才创建进程
  • 多进程服务器吃资源，只能服务有限个客户
  • 多进程服务器跟随进程增多cpu压力增大，性能下降
  • 多线程服务器稳定性较差，一个线程挂掉，全部挂掉

多线程服务器优点：

  • 可处理多个客户
  • 编写周期短，代码简单

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转载自blog.csdn.net/ihaha233/article/details/80329614
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