服务器模型

循环服务器:循环服务器在同一个时刻只可以响应一个客户端的请求  
并发服务器:并发服务器在同一个时刻可以响应多个客户端的请求  

9.1 循环服务器:UDP服务器  
UDP循环服务器的实现非常简单:UDP服务器每次从套接字上读取一个客户端的请求,处理, 然后将结果返回给客户机.  

可以用下面的算法来实现.  

   socket(...); 
   bind(...); 
   while(1) 
    { 
         recvfrom(...); 
         process(...); 
         sendto(...); 
   } 

因为UDP是非面向连接的,没有一个客户端可以老是占住服务端. 只要处理过程不是死循环, 服务器对于每一个客户机的请求总是能够满足.  
9.2 循环服务器:TCP服务器  
TCP循环服务器的实现也不难:TCP服务器接受一个客户端的连接,然后处理,完成了这个客户的所有请求后,断开连接.  

算法如下:  

        socket(...); 
        bind(...); 
        listen(...); 
        while(1) 
        { 
                accept(...); 
                while(1) 
                { 
                        read(...); 
                        process(...); 
                        write(...); 
                } 
                close(...); 
        } 

TCP循环服务器一次只能处理一个客户端的请求.只有在这个客户的所有请求都满足后, 服务器才可以继续后面的请求.这样如果有一个客户端占住服务器不放时,其它的客户机都不能工作了.因此,TCP服务器一般很少用循环服务器模型的.  

9.3 并发服务器:TCP服务器  
为了弥补循环TCP服务器的缺陷,人们又想出了并发服务器的模型. 并发服务器的思想是每一个客户机的请求并不由服务器直接处理,而是服务器创建一个 子进程来处理.  

算法如下:  

  socket(...); 
  bind(...); 
  listen(...); 
  while(1) 
  { 
        accept(...); 
        if(fork(..)==0) 
          { 
              while(1) 
               {         
                read(...); 
                process(...); 
                write(...); 
               } 
           close(...); 
           exit(...); 
          } 
        close(...); 
  }      

TCP并发服务器可以解决TCP循环服务器客户机独占服务器的情况. 不过也同时带来了一个不小的问题.为了响应客户机的请求,服务器要创建子进程来处理. 而创建子进程是一种非常消耗资源的操作.  

9.4 并发服务器:多路复用I/O  
为了解决创建子进程带来的系统资源消耗,人们又想出了多路复用I/O模型.  

首先介绍一个函数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) 

一般的来说当我们在向文件读写时,进程有可能在读写出阻塞,直到一定的条件满足. 比如我们从一个套接字读数据时,可能缓冲区里面没有数据可读(通信的对方还没有 发送数据过来),这个时候我们的读调用就会等待(阻塞)直到有数据可读.如果我们不 希望阻塞,我们的一个选择是用select系统调用. 只要我们设置好select的各个参数,那么当文件可以读写的时候select回"通知"我们 说可以读写了.
 readfds所有要读的文件文件描述符的集合  
writefds所有要的写文件文件描述符的集合  
exceptfds其他的服要向我们通知的文件描述符  
timeout超时设置.  
nfds所有我们监控的文件描述符中最大的那一个加1  

在我们调用select时进程会一直阻塞直到以下的一种情况发生. 1)有文件可以读.2)有文件可以写.3)超时所设置的时间到.  

为了设置文件描述符我们要使用几个宏. FD_SET将fd加入到fdset  

FD_CLR将fd从fdset里面清除  
FD_ZERO从fdset中清除所有的文件描述符  
FD_ISSET判断fd是否在fdset集合中  

使用select的一个例子  

int use_select(int *readfd,int n) 
{ 
   fd_set my_readfd; 
   int maxfd; 
   int i; 
    
   maxfd=readfd[0]; 
   for(i=1;i    if(readfd[i]>maxfd) maxfd=readfd[i]; 
   while(1) 
   { 
        /*   将所有的文件描述符加入   */ 
        FD_ZERO(&my_readfd); 
        for(i=0;i            FD_SET(readfd[i],*my_readfd); 
        /*     进程阻塞                 */ 
        select(maxfd+1,& my_readfd,NULL,NULL,NULL);  
        /*        有东西可以读了       */ 
        for(i=0;i          if(FD_ISSET(readfd[i],&my_readfd)) 
              { 
                  /* 原来是我可以读了  */  
                        we_read(readfd[i]); 
              } 
   } 
} 

使用select后我们的服务器程序就变成了.  


        初始话(socket,bind,listen); 
         
    while(1) 
        { 
        设置监听读写文件描述符(FD_*);      
        调用select; 
         
        如果是倾听套接字就绪,说明一个新的连接请求建立 
             {  
                建立连接(accept); 
                加入到监听文件描述符中去; 
             } 
       否则说明是一个已经连接过的描述符 
                { 
                    进行操作(read或者write); 
                 }                      
        }                
多路复用I/O可以解决资源限制的问题.着模型实际上是将UDP循环模型用在了TCP上面. 这也就带来了一些问题.如由于服务器依次处理客户的请求,所以可能会导致有的客户 会等待很久.  

9.5 并发服务器:UDP服务器  
人们把并发的概念用于UDP就得到了并发UDP服务器模型. 并发UDP服务器模型其实是简单的.和并发的TCP服务器模型一样是创建一个子进程来处理的 算法和并发的TCP模型一样.  

除非服务器在处理客户端的请求所用的时间比较长以外,人们实际上很少用这种模型.  

9.6 一个并发TCP服务器实例  

#include  
#include  
#include  
#include  
#include  
#define MY_PORT         8888 

int main(int argc ,char **argv) 
{ 
 int listen_fd,accept_fd; 
 struct sockaddr_in     client_addr; 
 int n; 
  
 if((listen_fd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0))<0) 
  { 
        printf("Socket Error:%s\n\a",strerror(errno)); 
        exit(1); 
  } 
  
 bzero(&client_addr,sizeof(struct sockaddr_in)); 
 client_addr.sin_family=AF_INET; 
 client_addr.sin_port=htons(MY_PORT); 
 client_addr.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY); 
 n=1; 
 /* 如果服务器终止后,服务器可以第二次快速启动而不用等待一段时间  */ 
 setsockopt(listen_fd,SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,&n,sizeof(int)); 
 if(bind(listen_fd,(struct sockaddr *)&client_addr,sizeof(client_addr))<0) 
  { 
        printf("Bind Error:%s\n\a",strerror(errno)); 
        exit(1); 
  } 
  listen(listen_fd,5); 
  while(1) 
  { 
   accept_fd=accept(listen_fd,NULL,NULL); 
   if((accept_fd<0)&&(errno==EINTR)) 
          continue; 
   else if(accept_fd<0) 
    { 
        printf("Accept Error:%s\n\a",strerror(errno)); 
        continue; 
    } 
  if((n=fork())==0) 
   { 
        /* 子进程处理客户端的连接 */ 
        char buffer[1024]; 

        close(listen_fd); 
        n=read(accept_fd,buffer,1024); 
        write(accept_fd,buffer,n); 
        close(accept_fd); 
        exit(0); 
   } 
   else if(n<0) 
        printf("Fork Error:%s\n\a",strerror(errno)); 
   close(accept_fd); 
  } 
}  

你可以用我们前面写客户端程序来调试着程序,或者是用来telnet调试  
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