Linux 网络编程——并发服务器的三种实现模型
服务器设计技术有很多,按使用的协议来分有 TCP 服务器和 UDP 服务器,按处理方式来分有循环服务器和并发服务器。
循环服务器与并发服务器模型
在网络程序里面,一般来说都是许多客户对应一个服务器(多对一),为了处理客户的请求,对服务端的程序就提出了特殊的要求。
目前最常用的服务器模型有:
·循环服务器:服务器在同一时刻只能响应一个客户端的请求
·并发服务器:服务器在同一时刻可以响应多个客户端的请求
UDP 循环服务器的实现方法
UDP 循环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。
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,或者耗时不是很长,服务器对于每一个客户机的请求在某种程度上来说是能够满足。
UDP 循环服务器模型为:
socket(...); // 创建套接字 bind(...); // 绑定 while(1) { recvfrom(...); // 接收客户端的请求 process(...); // 处理请求 sendto(...); // 反馈处理结果 }
TCP 循环服务器的实现方法
TCP 循环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。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满足后,服务器才可以继续后面的请求。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。
TCP循环服务器模型为:
socket(...);// 创建套接字 bind(...);// 绑定 listen(...);// 监听 while(1) { accept(...);// 取出客户端的请求连接 process(...);// 处理请求,反馈结果 close(...);// 关闭连接套接字:accept()返回的套接字 }
三种并发服务器实现方法
一个好的服务器,一般都是并发服务器(同一时刻可以响应多个客户端的请求)。并发服务器设计技术一般有:多进程服务器、多线程服务器、I/O复用服务器等。
多进程并发服务器
在 Linux 环境下多进程的应用很多,其中最主要的就是网络/客户服务器。多进程服务器是当客户有请求时,服务器用一个子进程来处理客户请求。父进程继续等待其它客户的请求。这种方法的优点是当客户有请求时,服务器能及时处理客户,特别是在客户服务器交互系统中。对于一个 TCP 服务器,客户与服务器的连接可能并不马上关闭,可能会等到客户提交某些数据后再关闭,这段时间服务器端的进程会阻塞,所以这时操作系统可能调度其它客户服务进程,这比起循环服务器大大提高了服务性能。
TCP多进程并发服务器
TCP 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,而是由服务器创建一个子进程来处理。
多线程服务器
多线程服务器是对多进程的服务器的改进,由于多进程服务器在创建进程时要消耗较大的系统资源,所以用线程来取代进程,这样服务处理程序可以较快的创建。据统计,创建线程与创建进程要快 10100 倍,所以又把线程称为“轻量级”进程。线程与进程不同的是:一个进程内的所有线程共享相同的全局内存、全局变量等信息,这种机制又带来了同步问题。
以下是多线程服务器模板:
I/O复用服务器
I/O 复用技术是为了解决进程或线程阻塞到某个 I/O 系统调用而出现的技术,使进程不阻塞于某个特定的 I/O 系统调用。它也可用于并发服务器的设计,常用函数 select() 或 poll() 来实现。socket(...); // 创建套接字 bind(...); // 绑定 listen(...); // 监听 while(1) { if(select(...) > 0) // 检测监听套接字是否可读 { if(FD_ISSET(...)>0) // 套接字可读,证明有新客户端连接服务器 { accpet(...);// 取出已经完成的连接 process(...);// 处理请求,反馈结果 } } close(...); // 关闭连接套接字:accept()返回的套接字 }
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