Linux网络编程--9.服务器模型

　　 学习过《软件工程》吧.软件工程可是每一个程序员"必修"的课程啊.如果你没有学习过, 建议你去看一看. 在这一章里面,我们一起来从软件工程的角度学习网络编程的思想.在我们写程序之前, 我们都应该从软件工程的角度规划好我们的软件,这样我们开发软件的效率才会高. 在网络程序里面,一般的来说都是许多客户机对应一个服务器.为了处理客户机的请求, 对服务端的程序就提出了特殊的要求.我们学习一下目前最常用的服务器模型.
　　
　　循环服务器:循环服务器在同一个时刻只可以响应一个客户端的请求
　　
　　并发服务器:并发服务器在同一个时刻可以响应多个客户端的请求
　　
　　9.1 循环服务器:UDP服务器
　　UDP循环服务器的实现非常简单:UDP服务器每次从套接字上读取一个客户端的请求,处理, 然后将结果返回给客户机.
　　
　　可以用下面的算法来实现.
　　
　　 socket(...);
　　 bind(...);
　　 while(1)
　　 {
　　 recvfrom(...);
　　 process(...);
　　 sendto(...);
　　 }
　　
　　因为UDP是非面向连接的,没有一个客户端可以老是占住服务端. 只要处理过程不是死循环, 服务器对于每一个客户机的请求总是能够满足.
　　9.2 循环服务器:TCP服务器
　　TCP循环服务器的实现也不难:TCP服务器接受一个客户端的连接,然后处理,完成了这个客户的所有请求后,断开连接.
　　
　　算法如下:
　　
　　 socket(...);
　　 bind(...);
　　 listen(...);
　　 while(1)
　　 {
　　 accept(...);
　　 while(1)
　　 {
　　 read(...);
　　 process(...);
　　 write(...);
　　 }
　　 close(...);
　　 }
　　
　　TCP循环服务器一次只能处理一个客户端的请求.只有在这个客户的所有请求都满足后, 服务器才可以继续后面的请求.这样如果有一个客户端占住服务器不放时,其它的客户机都不能工作了.因此,TCP服务器一般很少用循环服务器模型的.
　　
　　9.3 并发服务器:TCP服务器
　　为了弥补循环TCP服务器的缺陷,人们又想出了并发服务器的模型. 并发服务器的思想是每一个客户机的请求并不由服务器直接处理,而是服务器创建一个 子进程来处理.
　　
　　算法如下:
　　
　　 socket(...);
　　 bind(...);
　　 listen(...);
　　 while(1)
　　 {
　　 accept(...);
　　 if(fork(..)==0)
　　 {
　　 while(1)
　　 {
　　 read(...);
　　 process(...);
　　 write(...);
　　 }
　　 close(...);
　　 exit(...);
　　 }
　　 close(...);
　　 }
　　
　　TCP并发服务器可以解决TCP循环服务器客户机独占服务器的情况. 不过也同时带来了一个不小的问题.为了响应客户机的请求,服务器要创建子进程来处理. 而创建子进程是一种非常消耗资源的操作.
　　
　　9.4 并发服务器:多路复用I/O
　　为了解决创建子进程带来的系统资源消耗,人们又想出了多路复用I/O模型.
　　
　　首先介绍一个函数select
　　
　　 int select(int nfds,fd_set *readfds,fd_set *writefds,
　　 fd_set *except fds,struct timeval *timeout)
　　 void FD_SET(int fd,fd_set *fdset)
　　 void FD_CLR(int fd,fd_set *fdset)
　　 void FD_ZERO(fd_set *fdset)
　　 int FD_ISSET(int fd,fd_set *fdset)
　　
　　一般的来说当我们在向文件读写时,进程有可能在读写出阻塞,直到一定的条件满足. 比如我们从一个套接字读数据时,可能缓冲区里面没有数据可读(通信的对方还没有 发送数据过来),这个时候我们的读调用就会等待(阻塞)直到有数据可读.如果我们不 希望阻塞,我们的一个选择是用select系统调用. 只要我们设置好select的各个参数,那么当文件可以读写的时候select回"通知"我们 说可以读写了. readfds所有要读的文件文件描述符的集合
　　writefds所有要的写文件文件描述符的集合
　　
　　exceptfds其他的服要向我们通知的文件描述符
　　
　　timeout超时设置.
　　
　　nfds所有我们监控的文件描述符中最大的那一个加1
　　
　　在我们调用select时进程会一直阻塞直到以下的一种情况发生. 1)有文件可以读.2)有文件可以写.3)超时所设置的时间到.
　　
　　为了设置文件描述符我们要使用几个宏. FD_SET将fd加入到fdset
　　
　　FD_CLR将fd从fdset里面清除
　　
　　FD_ZERO从fdset中清除所有的文件描述符
　　
　　FD_ISSET判断fd是否在fdset集合中
　　
　　使用select的一个例子
　　
　　int use_select(int *readfd,int n)
　　{
　　 fd_set my_readfd;
　　 int maxfd;
　　 int i;
　　
　　 maxfd=readfd[0];
　　 for(i=1;i if(readfd[i]>maxfd) maxfd=readfd[i];
　　 while(1)
　　 {
　　 /* 将所有的文件描述符加入 */
　　 FD_ZERO(&my_readfd);
　　 for(i=0;i FD_SET(readfd[i],*my_readfd);
　　 /* 进程阻塞 */
　　 select(maxfd+1,& my_readfd,NULL,NULL,NULL);
　　 /* 有东西可以读了 */
　　 for(i=0;i if(FD_ISSET(readfd[i],&my_readfd))
　　 {
　　 /* 原来是我可以读了 */
　　 we_read(readfd[i]);
　　 }
　　 }
　　}
　　
　　使用select后我们的服务器程序就变成了.
　　
　　 初始话(socket,bind,listen);
　　
　　 while(1)
　　 {
　　 设置监听读写文件描述符(FD_*);
　　
　　 调用select;
　　
　　 如果是倾听套接字就绪,说明一个新的连接请求建立
　　 {
　　 建立连接(accept);
　　 加入到监听文件描述符中去;
　　 }
　　 否则说明是一个已经连接过的描述符
　　 {
　　 进行操作(read或者write);
　　 }
　　
　　 }
　　
　　多路复用I/O可以解决资源限制的问题.着模型实际上是将UDP循环模型用在了TCP上面. 这也就带来了一些问题.如由于服务器依次处理客户的请求,所以可能会导致有的客户 会等待很久.
　　
　　9.5 并发服务器:UDP服务器
　　人们把并发的概念用于UDP就得到了并发UDP服务器模型. 并发UDP服务器模型其实是简单的.和并发的TCP服务器模型一样是创建一个子进程来处理的 算法和并发的TCP模型一样.
　　
　　除非服务器在处理客户端的请求所用的时间比较长以外,人们实际上很少用这种模型.
　　
　　9.6 一个并发TCP服务器实例
　　
　　#include
　　#include
　　#include
　　#include
　　#include
　　#define MY_PORT 8888
　　
　　int main(int argc ,char **argv)
　　{
　　 int listen_fd,accept_fd;
　　 struct sockaddr_in client_addr;
　　 int n;
　　
　　 if((listen_fd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0))<0)
　　 {
　　 printf("Socket Error:%s\n\a",strerror(errno));
　　 exit(1);
　　 }
　　
　　 bzero(&client_addr,sizeof(struct sockaddr_in));
　　 client_addr.sin_family=AF_INET;
　　 client_addr.sin_port=htons(MY_PORT);
　　 client_addr.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY);
　　 n=1;
　　 /* 如果服务器终止后,服务器可以第二次快速启动而不用等待一段时间 */
　　 setsockopt(listen_fd,SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,&n,sizeof(int));
　　 if(bind(listen_fd,(struct sockaddr *)&client_addr,sizeof(client_addr))<0)
　　 {
　　 printf("Bind Error:%s\n\a",strerror(errno));
　　 exit(1);
　　 }
　　 listen(listen_fd,5);
　　 while(1)
　　 {
　　 accept_fd=accept(listen_fd,NULL,NULL);
　　 if((accept_fd<0)&&(errno==EINTR))
　　 continue;
　　 else if(accept_fd<0)
　　 {
　　 printf("Accept Error:%s\n\a",strerror(errno));
　　 continue;
　　 }
　　 if((n=fork())==0)
　　 {
　　 /* 子进程处理客户端的连接 */
　　 char buffer[1024];
　　
　　 close(listen_fd);
　　 n=read(accept_fd,buffer,1024);
　　 write(accept_fd,buffer,n);
　　 close(accept_fd); <