转换为多线程套接字应用程序答案

【问题标题】：Converting to Multi-Threaded Socket Application转换为多线程套接字应用程序
【发布时间】：2010-09-30 19:30:59
【问题描述】：

由于我目前只在 C 语言中执行 this project，因此到目前为止我只将我的网络服务器用作单线程应用程序。不过，我不想再这样了！所以我有以下代码来处理我的工作。

void BeginListen()
{
        CreateSocket();

        BindSocket();

        ListenOnSocket();

        while ( 1 )
        {
            ProcessConnections();
        }
}

现在我在ProcessConnection(); 开始之前添加了fork();，这有助于我允许多个连接！但是，当我添加代码以守护在this answer 中找到的应用程序时。我遇到了一个小问题，使用fork() 将创建我整个正在运行的应用程序的副本，这就是fork() 的目的。所以，我想解决这个问题。

我的ProcessConnection() 看起来像这样

void ProcessConnections()
{
        fork();

        addr_size = sizeof(connector);

        connecting_socket = accept(current_socket, (struct sockaddr *)&connector, &addr_size);

        if ( connecting_socket < 0 )
        {
                perror("Accepting sockets");
                exit(-1);
        }

        HandleCurrentConnection(connecting_socket);


        DisposeCurrentConnection();
}

我将如何简单地在connecting=socket = accept... 上方或之后添加几行以使其同时接受多个连接？我可以使用fork(); 但是当它归结为DisposeCurrentConnection(); 时，我想终止该进程并让父线程运行。

【问题讨论】：

这个问题与线程无关——因为您使用的是 fork，它是一个多进程网络服务器，而不是多线程。
@frankodwyer，我也很高兴看到有关 pthreads 的教程或示例，fork 只是一个示例。

标签： c multithreading posix unix

【解决方案1】：

检查 fork() 的返回值。如果为零，则您是子进程，您可以在完成工作后退出（）。如果它是一个正数，那么它是新创建的进程的进程 ID。这可以让您 kill() 子进程，如果它们由于某种原因而停留太久。

【讨论】：

【解决方案2】：

我不是 100% 确定你想要做什么，我想买下我的头，我更愿意在接受后做分叉，当你'重做。但请记住，当子进程退出时，您需要对 SIGCHLD 信号做出反应，否则您将有大量的僵尸进程徘徊，等待将它们的退出状态传递给父进程。 C-伪代码：

for (;;) {
  connecting_socket = accept(server_socket);
  if (connecting_socket < 0)
    {
      if (errno == EINTR)
        continue;
      else
        {
          // handle error
          break;
        }
    }

  if (! (child_pid = fork ()))
    {
       // child process, do work with connecting socket
       exit (0);
    }
  else if (child_pid > 0)
    {
      // parent process, keep track of child_pid if necessary.
    }
  else
    {
      // fork failed, unable to service request, send 503 or equivalent.
    }
}

需要 child_pid（如前所述）来杀死子进程，但如果您希望使用 waitpid 来收集退出状态。

关于僵尸进程，如果您对进程发生的事情不感兴趣，您可以为 SIGCHLD 安装一个信号处理程序，然后使用 -1 在 waitpid 上循环，直到不再有子进程，就像这样

while (-1 != waitpid (-1, NULL, WNOHANG))
  /* no loop body */ ;

waitpid 函数将返回退出的子进程的 pid，因此，如果您希望将其与有关连接的其他一些信息相关联（如果您确实跟踪了 pid）。请记住，如果捕获到 SIGCHLD，accept 可能会在 errno 设置为 EINTR 的情况下退出，而没有有效的连接，因此请记住在接受返回时检查这一点。

编辑：
不要忘记检查错误条件，即 fork 返回 -1。

【讨论】：

您能否提供一些关于如何处理僵尸进程的示例？
在我完成 kill(child_pid,9) 之后可以添加 while 循环吗？
开始杀死子进程没有什么意义，对信号做出反应会更加健壮，因为无论您是杀死它还是它自己退出都会调用它。如果你真的想要在 kill 之后使用它，请改用 wait(pid)，它会等待进程终止。

【解决方案3】：

在 unix 上谈论 fork() 和线程并不完全正确。 Fork 创建了一个全新的进程，它与父进程没有共享地址空间。

我认为您正在尝试实现按请求处理的模型，很像传统的 unix Web 服务器，例如 NCSA httpd 或 Apache 1.x，或者可能构建具有共享全局内存的多线程服务器：

按请求处理的服务器：

当您调用 fork() 时，系统会创建父进程的克隆，包括文件描述符。这意味着您可以接受套接字请求然后分叉。子进程有套接字请求，它可以回复然后终止。

这在 unix 上是相对有效的，因为进程的内存不是物理复制的——页面是在进程之间共享的。当子进程写入内存时，系统使用一种称为写时复制的机制来逐页复制。因此，unix 上的每请求进程服务器的开销并不大，许多系统都使用这种架构。

【讨论】：

【解决方案4】：

根据我的评论，这个服务器并不是真正的多线程，它是多进程的。

如果您想要一种简单的方法使其接受多个连接（并且您不太关心性能），那么您可以使用inetd 使其工作。这将产生进程和作为守护进程的工作留给inetd，您只需要编写一个程序来处理和处理单个连接。 编辑：或者如果这对你来说是一个编程练习，你可以获取 inetd 的源代码，看看它是如何工作的

您也可以在没有线程或新进程的情况下使用 select 执行您想做的事情。

这是一个 article，它解释了如何使用 select（与 fork 或线程相比开销相当低 - 这是一个以这种方式编写的轻量级 Web 服务器的 example）

此外，如果您不喜欢在 C 中执行此操作，并且 C++ 也可以，您可以考虑移植您的代码以使用 ACE。这也是寻找如何做到这一点的设计模式的好地方，因为我相信它几乎支持任何连接处理模型并且非常便携。

【讨论】：

【解决方案5】：

最好使用 select() 函数，它使你能够从不同的地方收听和连接一个程序中的请求......它避免了阻塞，但分叉创建了一个新的地址空间对于导致内存效率低下的程序副本....

select(Max_descr, read_set, write_set, exception_set, time_out);

你可以

fd_set* time_out;
fd_set* read_set;
listen(1);
listen(2);
while(1)
{
  if(select(20, read_set, NULL,NULL, timeout) >0)
  {
    accept(1);
    accept(2); .....
    pthread_create(func);....
  }
  else
}

【讨论】：