Linux客户/服务器程序设计范式1——并发服务器（多进程）

引言

本文会写一个并发服务器（concurrent server）程序，它为每个客户请求fork出一个子进程。

注意

1. 信号处理问题

对于相同信号，按信号的先后顺序依次处理。可能会产生的问题是，正在处理sig1信号时，又来了2个或更多的sig1信号，此sig1时只会在处理完原来的sig1信号后，再处理1个sig1信号。因此对于相同信号，会产生信号掉包的问题。 一个儿子退了之后，程序在处理handler()，如果此时又退了两个儿子，那么必然有一个儿子的资源回收不到，称为僵尸进程。

对于不同信号，优先处理后者，处理完后者在回头处理上一个。例如正在处理sig1时，来了sig2，则会先处理sig2，等处理完sig2后，回过头继续处理sig1。

2. 解决方案

在注册的信号处理函数中，使用循环，并在循环中用waitpid来回收子进程资源。只要进入信号处理函数，那么该信号处理函数就可以把所有fork出的儿子的资源都回收掉。注意：waitpid要设置成非阻塞模式，不然当进入循环后，如果没有子进程退出时，会阻塞在信号处理函数中。

3. wait与waitpid

wait一定是阻塞模式。因此在信号处理函数中，用while1{wait(NULL)}有问题，如果进入信号处理函数后，只要有儿子不退，就会一直阻塞在这里。

waitpid可以是阻塞模式，也可以是非阻塞模式。

4. select与accept

两者在收到信号时，均会返回-1。

对于系统默认不处理的信号，程序收不到，两者当然也不会返回-1。换句话说，SIGCHLD是系统默认不处理的信号，如果不对其注册信号处理函数，当子进程退出时，select与accept也是不会返回-1的。

5. 本代码用到了Linux网络编程9——对TCP与UDP的简易封装2.0中的动态库。

代码

server.c

/*************************************************************************
  > File Name: server.c
  > Author: KrisChou
  > Mail:zhoujx0219@163.com
  > Created Time: Fri 05 Sep 2014 03:31:12 PM CST
 ************************************************************************/
#include "my_socket.h"
#include <sys/wait.h>
#include <signal.h>
#include <errno.h>
#define MY_IP "192.168.1.100"
#define MY_PORT 8888
#define SIZE 192
#define MSG_SIZE (SIZE - 4)
extern int errno ;
typedef struct tag_mag
{
    int  msg_len;//记录msg_buf的真实大小
    char msg_buf[MSG_SIZE];//msg_buf所占空间为188byte
}MSG, *pMSG;

void my_handle(int num)
{
    /*waitpid参数：
     * -1表示回收每一个儿子
     * NULL表示不关心子进程的exit的返回值
     * WNOHANG：wait no hang 非阻塞模式
     *waitpid返回值：
     * -1表示没有创建任何儿子
     *  0表示没有儿子退出
     *大于0表示有儿子退出
     * */
    while(waitpid(-1, NULL, WNOHANG ) > 0) ;
}

int main(int argc, char* argv[])
{
    int fd_listen , fd_client ;
    signal(SIGCHLD, my_handle);
    my_socket(&fd_listen, MY_TCP, MY_IP ,MY_PORT);
    my_listen(fd_listen, 10);

    while( fd_client = accept(fd_listen, NULL, NULL))
    {
        /* 只要不是程序默认忽略的信号，accept都能收到，并返回-1 */
        if(fd_client == -1)
        {
            if(errno == EINTR)
            {
                continue ;
            }else 
            {
                break ; //break退出后，父亲就退了。下来儿子会由init接管。
            }
        }else 
        {
            if(fork() == 0) //fork儿子用于与客户端通信
            {
                MSG recv_msg ;
                int recvn;
                    while(1 )
                    {
                        memset(&recv_msg, 0, sizeof(MSG));
                        /*在my_socket.c中，my_recv接收的长度 与 my_send 发送的长度必须是精确值 
                         * my_recv中填的长度小于等于实际要收的，是可以的，大于的话就永远退不出循环了*/
                        my_recv(&recvn, fd_client, &recv_msg, 4);
                        if(recvn == 0) //当对面客户端退出（关闭socket）,系统调用recv的返回值为0
                        {
                            break ;
                        }else
                        {
                            my_recv(NULL,fd_client, &recv_msg.msg_buf, recv_msg.msg_len);
                            my_send(NULL, fd_client, &recv_msg, 4 + recv_msg.msg_len);

                        }
                    }
                close(fd_client);
                exit(0);    
            }
            close(fd_client);
        }
    }
    return 0 ;
}

client.c

#include "my_socket.h"
#define MY_IP "192.168.1.100"
#define MY_PORT 6666
#define SER_IP "192.168.1.100"
#define SER_PORT 8888
#define SIZE 192
#define MSG_SIZE (SIZE - 4)
typedef struct tag_mag 
{
    int msg_len ;
    char msg_buf[MSG_SIZE];//188
}MSG, *pMSG;
int main(int argc, char* argv[])
{
    int sfd ;
    my_socket(&sfd, MY_TCP, MY_IP, MY_PORT);
    my_connect(sfd, SER_IP, SER_PORT);
    MSG my_msg ;
    while(memset(&my_msg, 0, sizeof(MSG)), fgets(my_msg.msg_buf, MSG_SIZE, stdin)!= NULL)
    {
        my_msg.msg_len = strlen(my_msg.msg_buf);
        my_send(NULL, sfd, &my_msg, 4 + my_msg.msg_len );
        memset(&my_msg, 0, sizeof(MSG));
        my_recv(NULL, sfd, &my_msg, 4);
        my_recv(NULL, sfd, &my_msg.msg_buf, my_msg.msg_len);
        printf("recv from server : %s 
", my_msg.msg_buf);
    
    }
    close(sfd);

}

注意：本代码由于client.c中绑定了端口，因此只能连一个客户端，读者可以自己从命令行中输入端口号或者让系统自行分配。

本范式的缺陷在于，服务端在每次收到一个客户端连接请求后，才会fork儿子进行处理，fork有时间开销。更好的方法是，服务端提前fork好儿子，下篇博文会讲进程池。