Linux高併發伺服器案例演示

在網路通訊中，我們常常的伺服器經常會受到成千上萬的請求提示，而電腦會根據請求建立相對應的socket連結，但是接觸過Linux網路程式設計的人都知道，Linux連結和客戶端建立連線，會經過四步（這裡以TCP說明）

第一步，建立socket對應的描述符，這裡設定好socket的協議型別以及通訊型別（TCP/UDP）

#include <sys/types.h>/* See NOTES */

#include<sys/socket.h>

int socket(int domain, int type, int protocol);

具體的使用方法可以使用man手冊檢視socket函式

         第二步，繫結埠，以及相應的ip地址（伺服器不用設定）

#include <sys/types.h> /* See NOTES */

#include <sys/socket.h>

intbind(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);

具體的使用方法可以使用man手冊檢視bind函式

         第三步，監聽socket，並且設定最大監聽數

#include <sys/types.h> /* SeeNOTES */

#include<sys/socket.h>

int listen(int sockfd, int backlog);

具體的使用方法可以使用man手冊檢視listen函式

第四步，接受客戶端的連線

#include <sys/types.h>      /* See NOTES */

#include<sys/socket.h>

int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t*addrlen);

具體的使用方法可以使用man手冊檢視accept函式

注意：

         由於上述四步socket建立連結中，accept是阻塞的，意味著如果有很多人同時發出socket請求的時候，伺服器只會接收到一少部分的連線，其他都在阻塞佇列排隊，甚至丟失！

具體實現方法：

         使用epoll分路技術，讓accept不陷入阻塞，當那個客戶端發出請求，則處理髮出請求的客戶端資訊，這時候因為客戶端發出請求，則必定有讀寫操作，所以讀寫操作不用去掉阻塞。

伺服器程式碼：

//模擬接收每個客戶端發來的請求後並往dbg.txt檔案寫入一個位元組
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/stat.h>
#include <sys/epoll.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/wait.h>
#include <stdlib.h>
#include <fcntl.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <signal.h>
void sig_handle(int sig)
{
    printf("recv signal :%d\n",sig);
}
int main(int argc, char * argv[])
{
    signal(SIGPIPE,sig_handle);
    if (argc<2)
    {
        printf("usage:%s + [count]\n",argv[0]);
        return 0;
    }
    unlink("dbg.txt");
    int dbg = open("dbg.txt",O_CREAT|O_APPEND|O_RDWR,0666);
    int count = atoi(argv[1]);
    int fd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
    struct sockaddr_in addr;
    memset(&addr,0,sizeof(addr));
    addr.sin_family = AF_INET;
    addr.sin_port = htons(9988);
    int ret = bind(fd,(struct sockaddr*)&addr,sizeof(addr));
    if (ret ==-1)
    {
        perror("bind");
        return 0;
    }
    listen(fd,250);
    int is_child_process = 0;//判斷在哪個程序中，父程序0，子程序1
    for (int i = 0 ; i < count ; i++)
    {
        pid_t pid = fork();
        if (pid==0)
        {
            is_child_process = 1;
            break;
        }
    }

    struct epoll_event ev;
    ev.events = EPOLLIN|EPOLLET;
    ev.data.fd = fd;
    int epfd = epoll_create(1024);//建立epfd的描述符
    int flags = fcntl(fd,F_GETFL);
    flags |= O_NONBLOCK;
    fcntl(fd,F_SETFL,flags);

    epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_ADD,fd,&ev);
    while (1)
    {
        struct epoll_event evs[10];
        int process_count = epoll_wait(epfd,evs,10,5000);
        if (process_count == 0) continue;//如果監聽的程序都沒有事件產生，則再次進入迴圈，繼續監聽
        for (int i = 0 ; i < process_count ;i++)
        {
            if (evs[i].data.fd == fd)
            {
                //當程序中的socket描述符是server的socket本身時候，則accept否則就直接操作
                int ret = accept(evs[i].data.fd,NULL,NULL);
                if (ret == -1)
                {
                    printf("errno:%s",strerror(errno));
                    //其他錯誤，直接exit
                    break;
                }
                ev.data.fd = ret;
                epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_ADD,ret,&ev);
            }
            else
            {
                //read or write
                char buf[1024];

                int ret = read(evs[i].data.fd,buf,sizeof(buf));
                if (ret == -1)
                {
                    perror("read");
                    if (errno == EINTR)
                        break;
                    exit(0);
                }
                else if (ret == 0)
                {
                    //normal exit
                    close(evs[i].data.fd);
                    break;
                }
                //printf("recv data %s from pid:%d\n",buf,getpid());
                write(dbg,"1",1);
            }
        }
    }
    if (!is_child_process)
    {
        for (int i = 0 ; i < count; i ++)
        {
            wait(NULL);//等待所有的子程序退出為止
        }
    }
    return 0;
}

測試客戶端向伺服器發請求程式碼：

//模擬有20000個客戶端同時向伺服器發請求
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <unistd.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/wait.h>
#include <string.h>
#define PROCESS_COUNT 20000
void func(int argc,char * argv[])
{
    int fd =socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
    struct sockaddr_in addr;
    addr.sin_family = AF_INET;
    addr.sin_port = htons(9988);
    addr.sin_addr.s_addr =inet_addr("127.0.0.1");
    connect(fd,(structsockaddr*)&addr,sizeof(addr));
    if (argc==2)
       write(fd,argv[1],strlen(argv[1]));
    else
        write(fd,"1",1);
    char buf[1024];
    //recv(fd,buf,sizeof(buf),0);
}
 
int main(int argc,char *argv[])
{
    for (int i = 0 ; i <PROCESS_COUNT; i++)
    {
        pid_t pid = fork();
        if (pid == 0)
        {
            func(argc,argv);
            return 0;
        }
    }
    for (int i = 0 ; i <PROCESS_COUNT; i++)
    {
        wait(NULL);
    }
 
    return 0;
}

結果分析：不同的電腦測試結果略有不同，我的客戶端定義有20000個同時向伺服器發請求，結果處理的請求大概有15500左右，不同的電腦最高併發數略有不同。成功的解決了多使用者同時向一個伺服器發請求的問題