?在網絡程序里面,一般的來說都是許多客戶機對應一個服務器.為了處理客戶機的請求, 對服務端的程序就提出了特殊的要求.我們學習一下目前最常用的服務器模型.
循環服務器:循環服務器在同一個時刻只可以響應一個客戶端的請求
并發服務器:并發服務器在同一個時刻可以響應多個客戶端的請求
9.1 循環服務器:
UDP服務器
UDP循環服務器的實現非常簡單:
UDP服務器每次從套接字上讀取一個客戶端的請求,處理, 然后將結果返回給客戶機.
可以用下面的算法來實現.
?? ?socket(...);
?? ?bind(...);
?? ?while(1)
?? ?{
?? ??? ?recvfrom(...);
?? ??? ?process(...);
?? ??? ?sendto(...);
?? ?}
因為UDP是非面向連接的,沒有一個客戶端可以老是占住服務端. 只要處理過程不是死循環, 服務器對于每一個客戶機的請求總是能夠滿足.
9.2 循環服務器:
TCP服務器
TCP循環服務器的實現也不難:TCP服務器接受一個客戶端的連接,然后處理,完成了這個客戶的所有請求后,斷開連接.
算法如下:
socket(...);
bind(...);
listen(...);
while(1)
{
?? ?accept(...);
?? ?while(1)
?? ?{
?? ??? ?read(...);
?? ??? ?process(...);
?? ??? ?write(...);
?? ?}
?? ?close(...);
}
TCP循環服務器一次只能處理一個客戶端的請求.只有在這個客戶的所有請求都滿足后, 服務器才可以繼續后面的請求.這樣如果有一個客戶端占住服務器不放時,其它的客戶機都不能工作了.因此,TCP服務器一般很少用循環服務器模型的.
9.3 并發服務器:???? TCP服務器
為了彌補循環TCP服務器的缺陷,人們又想出了并發服務器的模型. 并發服務器的思想是每一個客戶機的請求并不由服務器直接處理,而是服務器創建一個 子進程來處理.
算法如下:
?? ?socket(...);
?? ?bind(...);
?? ?listen(...);
?? ?while(1)
?? ?{
?? ??? ?accept(...);
?? ??? ?if(fork(..)==0)
?? ??? ?{
?? ??? ??? ??? ?while(1)
?? ??? ??? ??? ?{
?? ??? ??? ??? ??? ?read(...);
?? ??? ??? ??? ??? ?process(...);
?? ??? ??? ??? ??? ?write(...);
?? ??? ??? ??? ?}
?? ??? ??? ??? ?close(...);
?? ??? ??? ??? ?exit(...);
?? ??? ?}
?? ?close(...);
?? ?}
TCP并發服務器可以解決TCP循環服務器客戶機獨占服務器的情況. 不過也同時帶來了一個不小的問題.
為了響應客戶機的請求,服務器要創建子進程來處理. 而創建子進程是一種非常消耗資源的操作.
9.4 并發服務器:
多路復用I/O
為了解決創建子進程帶來的系統資源消耗,人們又想出了多路復用I/O模型.
首先介紹一個函數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)
一般的來說當我們在向文件讀寫時,進程有可能在讀寫出阻塞,直到一定的條件滿足.
?比如我們從一個套接字讀數據時,可能緩沖區里面沒有數據可讀(通信的對方還沒有發送數據過來),
?這個時候我們的讀調用就會等待(阻塞)直到有數據可讀.如果我們不 希望阻塞,
?我們的一個選擇是用select系統調用.
?
?只要我們設置好select的各個參數,那么當文件可以讀寫的時候select回"通知"我們 說可以讀寫了.
?readfds所有要讀的文件? 文件描述符的集合
writefds所有要寫的文件?? 文件描述符的集合
exceptfds其他的服要向我們通知的文件描述符
timeout超時設置.
nfds所有我們監控的文件描述符中最大的那一個加1
在我們調用select時進程會一直阻塞直到以下的一種情況發生.
1)有文件可以讀.
2)有文件可以寫.
3)超時所設置的時間到.
為了設置文件描述符我們要使用幾個宏. FD_SET將fd加入到fdset
FD_CLR將fd從fdset里面清除
FD_ZERO從fdset中清除所有的文件描述符
FD_ISSET判斷fd是否在fdset集合中
使用select的一個例子
int use_select(int *readfd,int n)
{
??? ??? fd_set my_readfd;
??? ??? int maxfd;
??? ??? int i;
??? ???
??? ??? maxfd=readfd[0];
??? ???
??? ??? for(i=1;i<n;i++)
??? ??? {
??? ??? ??? if(readfd[i]>maxfd) maxfd=readfd[i];
??? ??? }
??? ???
??? ???
??? ???
??? ??? while(1)
??? ??? {
??? ??? ??? /* 將所有的文件描述符加入 */
??? ??? ??? FD_ZERO(&my_readfd);
??? ??? ???
??? ??? ??? for(i=0;i<n;i++)
??? ??? ??? FD_SET(readfd[i],*my_readfd);
??? ??? ???
??? ??? ??? /* 進程阻塞 */
??? ??? ??? select(maxfd+1,& my_readfd,NULL,NULL,NULL);
??? ??? ???
??? ??? ??? /* 有東西可以讀了 */
??? ??? ??? for(i=0;i<n;i++)
??? ??? ??? {
??? ??? ??? ??? if(FD_ISSET(readfd[i],&my_readfd))
??? ??? ??? ??? {
??? ??? ??? ??? ??? ??? /* 原來是我可以讀了 */
??? ??? ??? ??? ??? ??? we_read(readfd[i]);
??? ??? ??? ??? }
??? ??? ??? }
??? ??? }
}
使用select后我們的服務器程序就變成了.
初始話(socket,bind,listen);
while(1)
{
??? ??? 設置監聽讀寫文件描述符(FD_*);
??? ???
??? ??? 調用select;
??? ???
??? ??? 如果是傾聽套接字就緒,說明一個新的連接請求建立
??? ??? {
??? ??? ??? 建立連接(accept);
??? ??? ??? 加入到監聽文件描述符中去;
??? ??? }
??? ??? 否則說明是一個已經連接過的描述符
??? ??? {
??? ??? ??? 進行操作(read或者write);
??? ??? }
}
多路復用I/O可以解決資源限制的問題.著模型實際上是將UDP循環模型用在了TCP上面. 這也就帶來了一些問題.如由于服務器依次處理客戶的請求,所以可能會導致有的客戶 會等待很久.
?并發服務器:??????? UDP服務器
人們把并發的概念用于UDP就得到了并發UDP服務器模型.
?并發UDP服務器模型其實是簡單的.和并發的TCP服務器模型一樣是
?創建一個子進程來處理的 算法和并發的TCP模型一樣.
除非服務器在處理客戶端的請求所用的時間比較長以外,人們實際上很少用這種模型.