使用多进程和多线程实现服务器并发【C语言实现】

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2024-12-09 3 0条评论

使用多进程和多线程实现服务器并发【C语言实现】

在服务器编程中，实现并发处理可以通过多进程和多线程来完成。多进程和多线程各有优缺点，根据具体需求选择合适的并发模型。以下是如何使用多进程和多线程来实现一个简单的并发服务器的示例。

一、多进程实现

多进程模型通过创建多个进程来处理并发连接，每个进程独立地处理一个客户端连接。使用 fork()系统调用来创建新进程。

代码示例

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>

void handle_client(int client_socket) {
    char buffer[256];
    int n;
    bzero(buffer, 256);
    n = read(client_socket, buffer, 255);
    if (n < 0) perror("ERROR reading from socket");
    printf("Here is the message: %s\n", buffer);
    n = write(client_socket, "I got your message", 18);
    if (n < 0) perror("ERROR writing to socket");
    close(client_socket);
}

int main(int argc, char *argv[]) {
    int sockfd, newsockfd, portno;
    socklen_t clilen;
    struct sockaddr_in serv_addr, cli_addr;

    sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    if (sockfd < 0) perror("ERROR opening socket");

    bzero((char *) &serv_addr, sizeof(serv_addr));
    portno = 5001;

    serv_addr.sin_family = AF_INET;
    serv_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
    serv_addr.sin_port = htons(portno);

    if (bind(sockfd, (struct sockaddr *) &serv_addr, sizeof(serv_addr)) < 0) 
        perror("ERROR on binding");

    listen(sockfd, 5);
    clilen = sizeof(cli_addr);

    while (1) {
        newsockfd = accept(sockfd, (struct sockaddr *) &cli_addr, &clilen);
        if (newsockfd < 0) perror("ERROR on accept");

        int pid = fork();
        if (pid < 0) {
            perror("ERROR on fork");
        }
        if (pid == 0) {
            close(sockfd);
            handle_client(newsockfd);
            exit(0);
        } else {
            close(newsockfd);
        }
    }
    close(sockfd);
    return 0;
}

二、多线程实现

多线程模型通过在同一进程中创建多个线程来处理并发连接，每个线程处理一个客户端连接。使用POSIX线程库（pthread）来创建和管理线程。

代码示例

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <pthread.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>

void *handle_client(void *client_socket) {
    int sock = *((int *)client_socket);
    free(client_socket);
    char buffer[256];
    int n;
    bzero(buffer, 256);
    n = read(sock, buffer, 255);
    if (n < 0) perror("ERROR reading from socket");
    printf("Here is the message: %s\n", buffer);
    n = write(sock, "I got your message", 18);
    if (n < 0) perror("ERROR writing to socket");
    close(sock);
    return NULL;
}

int main(int argc, char *argv[]) {
    int sockfd, newsockfd, portno;
    socklen_t clilen;
    struct sockaddr_in serv_addr, cli_addr;

    sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    if (sockfd < 0) perror("ERROR opening socket");

    bzero((char *) &serv_addr, sizeof(serv_addr));
    portno = 5001;

    serv_addr.sin_family = AF_INET;
    serv_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
    serv_addr.sin_port = htons(portno);

    if (bind(sockfd, (struct sockaddr *) &serv_addr, sizeof(serv_addr)) < 0) 
        perror("ERROR on binding");

    listen(sockfd, 5);
    clilen = sizeof(cli_addr);

    while (1) {
        newsockfd = accept(sockfd, (struct sockaddr *) &cli_addr, &clilen);
        if (newsockfd < 0) perror("ERROR on accept");

        pthread_t thread_id;
        int *client_sock = malloc(sizeof(int));
        *client_sock = newsockfd;
        if (pthread_create(&thread_id, NULL, handle_client, client_sock) < 0) {
            perror("ERROR creating thread");
        }
        pthread_detach(thread_id);
    }
    close(sockfd);
    return 0;
}

思维导图

graph TD;
    A[服务器并发实现] --> B[多进程]
    A --> C[多线程]
    B --> D[创建监听套接字]
    D --> E[接受客户端连接]
    E --> F[fork创建子进程]
    F --> G[处理客户端请求]

    C --> H[创建监听套接字]
    H --> I[接受客户端连接]
    I --> J[pthread创建线程]
    J --> K[处理客户端请求]

总结

在C语言中实现服务器的并发处理，可以选择使用多进程或多线程。多进程模型通过 fork系统调用创建独立的进程，每个进程处理一个连接，适合资源隔离要求高的场景。多线程模型通过 pthread库创建线程，线程之间共享进程资源，适合需要高效资源共享的场景。选择哪种模型取决于具体应用的需求和资源管理策略。

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