使用多进程实现一对多的TCP服务器
- 一、前言
- 二、新增使用的fork()函数
- 三、实现步骤
- 四、完整代码
- 五、TCP客户端
- 5.1、自己实现一个TCP客户端
- 5.2、Windows下可以使用NetAssist的网络助手工具
- 小结
一、前言
手把手教你从0开始编写TCP服务器程序，体验开局一块砖，大厦全靠垒。
为了避免篇幅过长使读者感到乏味，对【TCP服务器的开发】进行分阶段实现，一步步进行优化升级。本节在上一章节的基础上，改为多进程方式实现TCP服务器，为每个新接入的客户端分配进程，实现一个服务器程序处理多个客户端连接。主要目的是比较不同方式的利弊关系。
二、新增使用的fork()函数
函数原型：
#include <unistd.h>
pid_t fork(void);
fork（）通过复制调用进程来创建一个新进程。新进程被称为子进程。调用进程被称为父进程。
子进程和父进程在单独的内存空间中运行。在执行fork（）时，两个内存空间都具有相同的内容。其中一个进程执行的内存写入、文件映射（mmap）和取消映射（munmap），不会影响另一个进程。
返回值：
- 返回0，代表子进程。
- 返回非零，代表是父进程。
三、实现步骤
使用多进程方案，来一个连接请求则克隆一个子进程。
（1）创建socket。
int listenfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
if(listenfd==-1){
printf("errno = %d, %s\n",errno,strerror(errno));
return SOCKET_CREATE_FAILED;
}
（2）绑定地址。
struct sockaddr_in server;
memset(&server,0,sizeof(server));
server.sin_family=AF_INET;
server.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY);
server.sin_port=htons(LISTEN_PORT);
if(-1==bind(listenfd,(struct sockaddr*)&server,sizeof(server))){
printf("errno = %d, %s\n",errno,strerror(errno));
close(listenfd);
return SOCKET_BIND_FAILED;
}
（3）设置监听。
if(-1==listen(listenfd,BLOCK_SIZE)){
printf("errno = %d, %s\n",errno,strerror(errno));
close(listenfd);
return SOCKET_LISTEN_FAILED;
}
（4）接收连接。
struct sockaddr_in client;
memset(&client,0,sizeof(client));
socklen_t len=sizeof(client);
int clientfd=accept(listenfd,(struct sockaddr*)&client,&len);
if(clientfd==-1){
printf("errno = %d, %s\n",errno,strerror(errno));
close(listenfd);
return SOCKET_ACCEPT_FAILED;
}
（5）为每个连接克隆子进程。
pid_t pid=fork();
if(pid==0)
{
routine(clientfd);
break;
}
else
{
printf("pid = %d\n",pid);
}
（6）在子进程里面接收数据。
char buf[BUFFER_LENGTH]={0};
ret=recv(clientfd,buf,BUFFER_LENGTH,0);
if(ret==0) {
printf("connection dropped\n");
}
printf("recv --> %s\n",buf);
（7）在子进程里面发送数据。
if(-1==send(clientfd,buf,ret,0))
{
printf("errno = %d, %s\n",errno,strerror(errno));
}
（8）关闭文件描述符。
close(listenfd);
四、完整代码
#include <stdio.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/types.h>
#include <netinet/in.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <pthread.h>
#define LISTEN_PORT 8888
#define BLOCK_SIZE 10
#define BUFFER_LENGTH 1024
enum ERROR_CODE{
SOCKET_CREATE_FAILED=-1,
SOCKET_BIND_FAILED=-2,
SOCKET_LISTEN_FAILED=-3,
SOCKET_ACCEPT_FAILED=-4
};
void routine(int clientfd)
{
while(1)
{
// 5.
char buf[BUFFER_LENGTH]={0};
int ret=recv(clientfd,buf,BUFFER_LENGTH,0);
if(ret==0) {
printf("connection dropped\n");
break;
}
printf("fd=%d recv --> %s\n",clientfd,buf);
send(clientfd,buf,ret,0);
}
close(clientfd);
}
int main(int argc,char **argv)
{
// 1.
int listenfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
if(listenfd==-1){
printf("errno = %d, %s\n",errno,strerror(errno));
return SOCKET_CREATE_FAILED;
}
// 2.
struct sockaddr_in server;
memset(&server,0,sizeof(server));
server.sin_family=AF_INET;
server.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY);
server.sin_port=htons(LISTEN_PORT);
if(-1==bind(listenfd,(struct sockaddr*)&server,sizeof(server))){
printf("errno = %d, %s\n",errno,strerror(errno));
close(listenfd);
return SOCKET_BIND_FAILED;
}
// 3.
if(-1==listen(listenfd,BLOCK_SIZE)){
printf("errno = %d, %s\n",errno,strerror(errno));
close(listenfd);
return SOCKET_LISTEN_FAILED;
}
printf("listen port: %d\n",LISTEN_PORT);
struct sockaddr_in client;
socklen_t len=sizeof(client);
int clientfd=-1;
while(1)
{
// 4.
memset(&client,0,sizeof(client));
clientfd=accept(listenfd,(struct sockaddr*)&client,&len);
if(clientfd==-1){
printf("errno = %d, %s\n",errno,strerror(errno));
continue;
}
printf("accept successdul, fd = %d\n",clientfd);
pid_t pid=fork();
if(pid==0)
{
routine(clientfd);
break;
}
else
{
printf("pid = %d\n",pid);
}
}
close(listenfd);
return 0;
}
编译：
gcc -o server server.c
五、TCP客户端
5.1、自己实现一个TCP客户端
自己实现一个TCP客户端连接TCP服务器的代码：
#include <stdio.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#define BUFFER_LENGTH 1024
enum ERROR_CODE{
SOCKET_CREATE_FAILED=-1,
SOCKET_CONN_FAILED=-2,
SOCKET_LISTEN_FAILED=-3,
SOCKET_ACCEPT_FAILED=-4
};
int main(int argc,char** argv)
{
if(argc<3)
{
printf("Please enter the server IP and port.");
return 0;
}
printf("connect to %s, port=%s\n",argv[1],argv[2]);
int connfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
if(connfd==-1)
{
printf("errno = %d, %s\n",errno,strerror(errno));
return SOCKET_CREATE_FAILED;
}
struct sockaddr_in serv;
serv.sin_family=AF_INET;
serv.sin_addr.s_addr=inet_addr(argv[1]);
serv.sin_port=htons(atoi(argv[2]));
socklen_t len=sizeof(serv);
int rwfd=connect(connfd,(struct sockaddr*)&serv,len);
if(rwfd==-1)
{
printf("errno = %d, %s\n",errno,strerror(errno));
close(rwfd);
return SOCKET_CONN_FAILED;
}
int ret=1;
while(ret>0)
{
char buf[BUFFER_LENGTH]={0};
printf("Please enter the string to send:\n");
scanf("%s",buf);
send(connfd,buf,strlen(buf),0);
memset(buf,0,BUFFER_LENGTH);
printf("recv:\n");
ret=recv(connfd,buf,BUFFER_LENGTH,0);
printf("%s\n",buf);
}
close(rwfd);
return 0;
}
编译：
gcc -o client client.c
5.2、Windows下可以使用NetAssist的网络助手工具
下载地址：http://old.tpyboard.com/downloads/NetAssist.exe
小结
这里基于上一个章节的内容进行了升级，可以接受多个客户端同时连接，并为每个连接克隆一个子进程进行通信。
但是，使用多进程会非常消耗资源，特别是高并发的时候，会是系统内存爆满，开销巨大。那么有没有办法在一个线程中就可以完成高并发通信呢？答案是可以的，下一章节将介绍使用select实现一个线程完成多个连接的通信，也就是IO多路复用技术。
