c 网络编程系列 三

在C语言的网络编程中，并发服务器的设计是一个关键部分，它允许服务器同时处理多个客户端的请求，下面将详细探讨两种常见的并发服务器实现方式：进程并发服务器和线程并发服务器，并通过示例代码来展示它们的实现方法。

一、进程并发服务器

进程并发服务器是通过为每个接入的客户端创建一个新的进程来处理其请求，这种方式的优点是实现简单，因为每个进程都有自己独立的地址空间，避免了线程之间的资源共享问题，它也有明显的缺点，即资源消耗较大，因为每个客户端连接都需要创建一个新的进程。

示例代码

以下是一个使用fork()函数创建进程并发服务器的示例代码：

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <netinet/in.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <pthread.h>
void *handle_client(void *arg) {
    int fd = *(int *)arg;
    char buffer[1024];
    char response[] = "Hello, Client!";
    while (1) {
        bzero(buffer, sizeof(buffer));
        int ret = recv(fd, buffer, sizeof(buffer), 0);
        if (ret == 0) {
            printf("Client disconnected
");
            close(fd);
            return NULL;
        } else {
            printf("Received: %s
", buffer);
            send(fd, response, strlen(response), 0);
        }
    }
}
int main() {
    int server_fd, client_fd;
    struct sockaddr_in server_addr, client_addr;
    socklen_t client_len = sizeof(client_addr);
    server_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    if (server_fd < 0) {
        perror("Socket creation failed");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    server_addr.sin_family = AF_INET;
    server_addr.sin_port = htons(8888);
    server_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
    if (bind(server_fd, (struct sockaddr *)&server_addr, sizeof(server_addr)) < 0) {
        perror("Bind failed");
        close(server_fd);
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    listen(server_fd, 5);
    while (1) {
        client_fd = accept(server_fd, (struct sockaddr *)&client_addr, &client_len);
        if (client_fd < 0) {
            perror("Accept failed");
            continue;
        }
        printf("Connection accepted from %s:%d
", inet_ntoa(client_addr.sin_addr), ntohs(client_addr.sin_port));
        if (fork() == 0) { // Child process
            close(server_fd); // Close the server socket in the child process
            handle_client(&client_fd); // Handle client request
            exit(0); // Child process exits after handling the client
        }
        close(client_fd); // Parent process closes the client socket
    }
    close(server_fd);
    return 0;
}

在这个示例中，每当有新的客户端连接时，父进程会调用fork()函数创建一个子进程，子进程负责处理与客户端的数据交互，而父进程则继续等待其他客户端的连接，这样，服务器就可以同时处理多个客户端的请求了。

二、线程并发服务器

线程并发服务器则是通过为每个接入的客户端创建一个新的线程来处理其请求，与进程并发服务器相比，线程并发服务器的资源消耗较小，因为所有线程都共享同一个地址空间，线程并发服务器的实现相对复杂一些，需要处理线程之间的同步和互斥问题。

示例代码

以下是一个使用pthread_create()函数创建线程并发服务器的示例代码：

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <netinet/in.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <pthread.h>
void *handle_client(void *arg) {
    int fd = *(int *)arg;
    char buffer[1024];
    char response[] = "Hello, Client!";
    while (1) {
        bzero(buffer, sizeof(buffer));
        int ret = recv(fd, buffer, sizeof(buffer), 0);
        if (ret == 0) {
            printf("Client disconnected
");
            close(fd);
            return NULL;
        } else {
            printf("Received: %s
", buffer);
            send(fd, response, strlen(response), 0);
        }
    }
}
int main() {
    int server_fd, client_fd;
    struct sockaddr_in server_addr, client_addr;
    socklen_t client_len = sizeof(client_addr);
    pthread_t thread;
    server_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    if (server_fd < 0) {
        perror("Socket creation failed");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    server_addr.sin_family = AF_INET;
    server_addr.sin_port = htons(8888);
    server_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
    if (bind(server_fd, (struct sockaddr *)&server_addr, sizeof(server_addr)) < 0) {
        perror("Bind failed");
        close(server_fd);
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    listen(server_fd, 5);
    while (1) {
        client_fd = accept(server_fd, (struct sockaddr *)&client_addr, &client_len);
        if (client_fd < 0) {
            perror("Accept failed");
            continue;
        }
        printf("Connection accepted from %s:%d
", inet_ntoa(client_addr.sin_addr), ntohs(client_addr.sin_port));
        pthread_create(&thread, NULL, handle_client, &client_fd); // Create a new thread to handle the client request
        pthread_detach(thread); // Detach the thread to allow it to clean up after itself
    }
    close(server_fd);
    return 0;
}

在这个示例中，每当有新的客户端连接时，服务器会调用pthread_create()函数创建一个新线程，新线程负责处理与客户端的数据交互，而主线程则继续等待其他客户端的连接，通过这种方式，服务器也可以同时处理多个客户端的请求。

进程并发服务器和线程并发服务器各有优缺点，进程并发服务器实现简单但资源消耗大；线程并发服务器资源消耗小但实现复杂，在选择使用哪种方式时，需要根据具体的应用场景和需求进行权衡，如果服务器需要处理大量的并发连接且对资源消耗不太敏感，可以选择进程并发服务器；如果服务器需要处理较少的并发连接且对资源消耗较为敏感，则可以选择线程并发服务器。