【C语言】多进程/多线程
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- 1. 多进程服务器
- 2. 多线程服务器
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多进程/多线程服务器
多进程和多线程是常用的并发编程技术。它们都允许程序同时执行多个任务，提高了系统的资源利用率和程序的运行效率。
1. 多进程服务器
多进程是指在操作系统中同时运行多个独立的进程。每个进程都有自己独立的地址空间和资源，进程间的通信通过操作系统提供的进程间通信机制进行。多进程可以充分利用多核处理器的优势，提高系统的整体性能。然而，进程间的切换会引入较大的开销，并且需要较高的内存开销。
服务器使用 fork 创建子进程来和客户端进行通信，父进程负责取出连接请求。
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <netinet/ip.h>
#include <strings.h>
#include <string.h>
#include <ctype.h>
#include <signal.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
#include <arpa/inet.h>
// 信号处理函数
void waitchild(int signo)
{
pid_t wpid;
while (1)
{
wpid = waitpid(-1, NULL, WNOHANG);
if (wpid > 0)
{
printf("child exit, wpid==[%d]\n", wpid);
}
else if (wpid == 0 || wpid == -1)
{
break;
}
}
}
int main()
{
// 阻塞SIGCHLD信号
sigset_t mask;
sigemptyset(&mask);
sigaddset(&mask, SIGCHLD);
sigprocmask(SIG_BLOCK, &mask, NULL);
int sigbol = 1;
int sfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
// 设置端口复用
int opt = 1;
setsockopt(sfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &opt, sizeof(int));
struct sockaddr_in soaddr;
bzero(&soaddr, sizeof(soaddr));
soaddr.sin_family = AF_INET;
soaddr.sin_port = htons(9999);
soaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
bind(sfd, (struct sockaddr *)&soaddr, sizeof(soaddr));
//监听-listen
listen(sfd, 128);
struct sockaddr_in clientsocket;
socklen_t clilen;
char sIP[16];
while (1)
{
clilen = sizeof(clientsocket);
bzero(&clientsocket, clilen);
int cfd = accept(sfd, (struct sockaddr *)&clientsocket, &clilen);
/* */
int pid = fork();
if (pid == 0)
{
// 子进程
close(sfd);
char buff[64];
printf("current pid is [%d],father is [%d]\n", getpid(), getppid());
while (1)
{
memset(buff, 0x00, sizeof(buff));
int n = read(cfd, buff, sizeof(buff));
if (n == 0)
{
return 0;
}
else if (n < 0)
{
perror("child read error");
return -1;
}
printf("child [%d] recv data from [%s:%d]:[%s]\n", getpid(), inet_ntop(AF_INET, &clientsocket.sin_addr.s_addr, sIP, sizeof(sIP)), ntohs(clientsocket.sin_port), buff);
for (int i = 0; i < n; i++)
{
buff[i] = toupper(buff[i]);
}
n = Write(cfd, buff, n);
if (n <= 0)
{
perror("child write error");
return -1;
}
}
}
else if (pid > 0)
{
// 父进程
close(cfd);
//假如是初次fork子进程，那么才注册信号处理函数
if (sigbol == 1)
{
sigbol = 0;
// 注册SIGCHLD信号处理函数
struct sigaction act;
act.sa_handler = waitchild;
act.sa_flags = 0;
sigemptyset(&act.sa_mask);
sigaction(SIGCHLD, &act, NULL);
// 解除对SIGCHLD信号的阻塞
sigprocmask(SIG_UNBLOCK, &mask, NULL);
}
//循环等待下一个连接请求的到来
continue;
}
else
{
perror("fork error");
close(sfd);
return -1;
}
}
return 0;
}
2. 多线程服务器
多线程是指在同一个进程中同时运行多个独立的线程。与进程不同，线程共享同一个地址空间和资源，可以通过共享内存等方式进行线程间的通信。多线程可以减少线程间的切换开销和内存开销，提高系统的响应速度和资源利用率。然而，多线程编程需要考虑线程安全问题，需要使用线程同步技术来保证共享资源的正确访问。
主线程创建子线程，用子进程和客户端通信。
#include <arpa/inet.h>
#include <pthread.h>
#include <strings.h>
#include <string.h>
#include <ctype.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
typedef struct info
{
int cfd; // 若为-1表示可用, 大于0表示已被占用
int idx;
pthread_t thread; // 由pthread_create 返回
struct sockaddr_in client; // 由accept 返回
} INFO;
INFO thInfo[1024];
void initThreadArr()
{
for (int i = 0; i < 1024; i++)
{
bzero(&thInfo[i],sizeof(thInfo[i]));
thInfo[i].cfd = -1;
}
}
int findIndex()
{
int i;
for (i = 0; i < 1024; i++)
{
if (thInfo[i].cfd == -1)
{
return i;
}
}
//if (i == 1024)
//{
// return -1;
//}
return -1;
}
void *threadFunc(void *arg)
{
INFO *curthread = (INFO *)arg;
char sIP[16];
printf("current thread id [%ld],arr index is [%d],cfd is [%d],client ip is [%s:%d]\n", pthread_self(), curthread->idx, curthread->cfd, inet_ntop(AF_INET, &curthread->client.sin_addr.s_addr, sIP, sizeof(sIP)), ntohs(curthread->client.sin_port));
char buff[64];
while (1)
{
memset(buff, 0x00, sizeof(buff));
int n = read(curthread->cfd, buff, sizeof(buff));
if (n == 0)
{
bzero(&thInfo[curthread->idx],sizeof(thInfo[curthread->idx]));
thInfo[thInfo->idx].cfd = -1;
return 0;
}
else if (n < 0)
{
bzero(&thInfo[curthread->idx],sizeof(thInfo[curthread->idx]));
thInfo[thInfo->idx].cfd = -1;
perror("child read error");
return 0;
}
printf("child thread [%ld] recv data from [%s:%d]:[%s]\n", pthread_self(), inet_ntop(AF_INET, &curthread->client.sin_addr.s_addr, sIP, sizeof(sIP)), ntohs(curthread->client.sin_port), buff);
for (int i = 0; i < n; i++)
{
buff[i] = toupper(buff[i]);
}
n = write(curthread->cfd, buff, n);
if (n <= 0)
{
bzero(&thInfo[curthread->idx],sizeof(thInfo[curthread->idx]));
thInfo[thInfo->idx].cfd = -1;
perror("child write error");
return 0;
}
}
}
int main()
{
initThreadArr();
int sfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
// 设置端口复用
int opt = 1;
setsockopt(sfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &opt, sizeof(int));
struct sockaddr_in soaddr;
bzero(&soaddr, sizeof(soaddr));
soaddr.sin_family = AF_INET;
soaddr.sin_port = htons(9999);
soaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
bind(sfd, (struct sockaddr *)&soaddr, sizeof(soaddr));
// 监听-listen
listen(sfd, 128);
struct sockaddr_in clientsocket;
socklen_t clilen;
int cfd;
int index;
int ret;
while (1)
{
index = -1;
clilen = sizeof(clientsocket);
bzero(&clientsocket, clilen);
cfd = accept(sfd, (struct sockaddr *)&clientsocket, &clilen);
// 从线程数组中找一个可以用的
index = findIndex();
thInfo[index].idx = index;
thInfo[index].client = clientsocket;
thInfo[index].cfd = cfd;
// 创建线程
ret = pthread_create(&thInfo[index].thread, NULL, threadFunc, &thInfo[index]);
if (ret != 0)
{
printf("create thread error:[%s]\n", strerror(ret));
exit(-1);
}
// 设置子线程为分离属性
pthread_detach(thInfo[index].thread);
}
Close(sfd);
return 0;
}
结语
多进程和多线程的选择取决于具体的应用场景。如果任务之间需要较高的隔离度，或者需要充分利用多核处理器的优势，可以选择多进程。如果任务之间需要较低的切换开销和内存开销，或者需要提高系统的响应速度和资源利用率，可以选择多线程。
参考链接
c 中文网
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