Linux網路編程——tcp並發伺服器（多線程）

標籤：多線程

tcp多線程並發伺服器

多線程伺服器是對多進程伺服器的改進，由於多進程伺服器在建立進程時要消耗較大的系統資源，所以用線程來取代進程，這樣服務處理常式可以較快的建立。據統計，建立線程與建立進程要快 10100 倍，所以又把線程稱為“輕量級”進程。線程與進程不同的是：一個進程內的所有線程共用相同的全域記憶體、全域變數等資訊，這種機制又帶來了同步問題。

tcp多線程並發伺服器架構:

我們在使用多線程並發伺服器時，直接使用以上架構，我們僅僅修改client_fun()裡面的內容。程式碼範例：

#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <string.h>#include <unistd.h>#include <sys/socket.h>#include <netinet/in.h>#include <arpa/inet.h>#include <pthread.h>/************************************************************************函數名稱：void *client_fun(void *arg)函數功能：線程函數,處理客戶資訊函數參數：已串連通訊端函數返回：無************************************************************************/void *client_fun(void *arg){int recv_len = 0;char recv_buf[1024] = "";// 接收緩衝區int connfd = (int)arg; // 傳過來的已串連通訊端// 接收資料while((recv_len = recv(connfd, recv_buf, sizeof(recv_buf), 0)) > 0){printf("recv_buf: %s\n", recv_buf); // 列印資料send(connfd, recv_buf, recv_len, 0); // 給用戶端回資料}printf("client closed!\n");close(connfd);//關閉已串連通訊端return NULL;}//===============================================================// 文法格式：void main(void)// 實現功能：主函數，建立一個TCP並發伺服器// 入口參數：無// 出口參數：無//===============================================================int main(int argc, char *argv[]){int sockfd = 0;// 通訊端int connfd = 0;int err_log = 0;struct sockaddr_in my_addr;// 伺服器位址結構體unsigned short port = 8080; // 監聽連接埠pthread_t thread_id;printf("TCP Server Started at port %d!\n", port);sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);   // 建立TCP通訊端if(sockfd < 0){perror("socket error");exit(-1);}bzero(&my_addr, sizeof(my_addr));   // 初始化伺服器位址my_addr.sin_family = AF_INET;my_addr.sin_port   = htons(port);my_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);printf("Binding server to port %d\n", port);// 綁定err_log = bind(sockfd, (struct sockaddr*)&my_addr, sizeof(my_addr));if(err_log != 0){perror("bind");close(sockfd);exit(-1);}// 監聽，通訊端變被動err_log = listen(sockfd, 10);if( err_log != 0){perror("listen");close(sockfd);exit(-1);}printf("Waiting client...\n");while(1){char cli_ip[INET_ADDRSTRLEN] = "";   // 用於儲存用戶端IP地址struct sockaddr_in client_addr;   // 用於儲存用戶端地址socklen_t cliaddr_len = sizeof(client_addr);   // 必須初始化!!!//獲得一個已經建立的串連connfd = accept(sockfd, (struct sockaddr*)&client_addr, &cliaddr_len);   if(connfd < 0){perror("accept this time");continue;}// 列印用戶端的 ip 和連接埠inet_ntop(AF_INET, &client_addr.sin_addr, cli_ip, INET_ADDRSTRLEN);printf("----------------------------------------------\n");printf("client ip=%s,port=%d\n", cli_ip,ntohs(client_addr.sin_port));if(connfd > 0){//由於同一個進程內的所有線程共用記憶體和變數，因此在傳遞參數時需作特殊處理，值傳遞。pthread_create(&thread_id, NULL, (void *)client_fun, (void *)connfd);  //建立線程pthread_detach(thread_id); // 線程分離，結束時自動回收資源}}close(sockfd);return 0;}

運行結果：

注意：

1.上面pthread_create()函數的最後一個參數是void *類型，為啥可以傳值connfd？

while(1){int connfd = accept(sockfd, (struct sockaddr*)&client_addr, &cliaddr_len);pthread_create(&thread_id, NULL, (void *)client_fun, (void *)connfd); pthread_detach(thread_id);  }

因為void *是4個位元組，而connfd為int類型也是4個位元組，故可以傳值。如果connfd為char、short,上面傳值就會出錯

2.上面pthread_create()函數的最後一個參數是可以傳地址嗎？可以，但會對伺服器造成不可預知的問題

while(1){int connfd = accept(sockfd, (struct sockaddr*)&client_addr, &cliaddr_len);pthread_create(&thread_id, NULL, (void *)client_fun, (void *)&connfd); pthread_detach(thread_id);  }

原因：假如有多個用戶端要串連這個伺服器，正常的情況下，一個用戶端串連對應一個 connfd，相互之間獨立不受影響，但是，假如多個用戶端同時串連這個伺服器，A 用戶端的串連通訊端為 connfd，伺服器正在用這個 connfd 處理資料，還沒有處理完，突然來了一個 B 用戶端，accept()之後又產生一個 connfd, 因為是地址傳遞， A 用戶端的串連通訊端也變成 B 這個了，這樣的話，伺服器肯定不能再為 A 用戶端伺服器了

2.如果我們想將多個參數傳給線程函數，我們首先考慮到就是結構體參數，而這時傳值是行不通的，只能傳遞地址。

這時候，我們就需要考慮多任務的互斥或同步問題了，這裡通過互斥鎖來解決這個問題，確保這個結構體參數值被一個臨時變數儲存過後，才允許修改。

#include <pthread.h>    pthread_mutex_t mutex;  // 定義互斥鎖，全域變數    pthread_mutex_init(&mutex, NULL); // 初始化互斥鎖，互斥鎖預設是開啟的    // 上鎖，在沒有解鎖之前，pthread_mutex_lock()會阻塞  pthread_mutex_lock(&mutex);   int connfd = accept(sockfd, (struct sockaddr*)&client_addr, &cliaddr_len);    //給回呼函數傳的參數，&connfd，地址傳遞  pthread_create(&thread_id, NULL, (void *)client_process, (void *)&connfd);  //建立線程    // 線程回呼函數  void *client_process(void *arg)  {      int connfd = *(int *)arg; // 傳過來的已串連通訊端            // 解鎖，pthread_mutex_lock()喚醒，不阻塞      pthread_mutex_unlock(&mutex);             return  NULL;  }  

範例程式碼：

#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <string.h>#include <unistd.h>#include <sys/socket.h>#include <netinet/in.h>#include <arpa/inet.h>#include <pthread.h>pthread_mutex_t mutex;// 定義互斥鎖，全域變數/************************************************************************函數名稱：void *client_process(void *arg)函數功能：線程函數,處理客戶資訊函數參數：已串連通訊端函數返回：無************************************************************************/void *client_process(void *arg){int recv_len = 0;char recv_buf[1024] = "";// 接收緩衝區int connfd = *(int *)arg; // 傳過來的已串連通訊端// 解鎖，pthread_mutex_lock()喚醒，不阻塞pthread_mutex_unlock(&mutex); // 接收資料while((recv_len = recv(connfd, recv_buf, sizeof(recv_buf), 0)) > 0){printf("recv_buf: %s\n", recv_buf); // 列印資料send(connfd, recv_buf, recv_len, 0); // 給用戶端回資料}printf("client closed!\n");close(connfd);//關閉已串連通訊端return NULL;}//===============================================================// 文法格式：void main(void)// 實現功能：主函數，建立一個TCP並發伺服器// 入口參數：無// 出口參數：無//===============================================================int main(int argc, char *argv[]){int sockfd = 0;// 通訊端int connfd = 0;int err_log = 0;struct sockaddr_in my_addr;// 伺服器位址結構體unsigned short port = 8080; // 監聽連接埠pthread_t thread_id;pthread_mutex_init(&mutex, NULL); // 初始化互斥鎖，互斥鎖預設是開啟的printf("TCP Server Started at port %d!\n", port);sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);   // 建立TCP通訊端if(sockfd < 0){perror("socket error");exit(-1);}bzero(&my_addr, sizeof(my_addr));   // 初始化伺服器位址my_addr.sin_family = AF_INET;my_addr.sin_port   = htons(port);my_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);printf("Binding server to port %d\n", port);// 綁定err_log = bind(sockfd, (struct sockaddr*)&my_addr, sizeof(my_addr));if(err_log != 0){perror("bind");close(sockfd);exit(-1);}// 監聽，通訊端變被動err_log = listen(sockfd, 10);if( err_log != 0){perror("listen");close(sockfd);exit(-1);}printf("Waiting client...\n");while(1){char cli_ip[INET_ADDRSTRLEN] = "";   // 用於儲存用戶端IP地址struct sockaddr_in client_addr;   // 用於儲存用戶端地址socklen_t cliaddr_len = sizeof(client_addr);   // 必須初始化!!!// 上鎖，在沒有解鎖之前，pthread_mutex_lock()會阻塞pthread_mutex_lock(&mutex);//獲得一個已經建立的串連connfd = accept(sockfd, (struct sockaddr*)&client_addr, &cliaddr_len);   if(connfd < 0){perror("accept this time");continue;}// 列印用戶端的 ip 和連接埠inet_ntop(AF_INET, &client_addr.sin_addr, cli_ip, INET_ADDRSTRLEN);printf("----------------------------------------------\n");printf("client ip=%s,port=%d\n", cli_ip,ntohs(client_addr.sin_port));if(connfd > 0){//給回呼函數傳的參數，&connfd，地址傳遞pthread_create(&thread_id, NULL, (void *)client_process, (void *)&connfd);  //建立線程pthread_detach(thread_id); // 線程分離，結束時自動回收資源}}close(sockfd);return 0;}

運行結果：

注意：這種用互斥鎖對伺服器的運行效率有致命的影響
代碼下載：

Linux網路編程——tcp並發伺服器（多線程）