高并发服务器-使用多进程（Multi-Process）实现【C语言】

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2024-12-09 6 0条评论

高并发服务器：使用多进程实现【C语言】

在高并发服务器设计中，使用多进程（Multi-Process）模型是常见的一种方法。多进程模型通过创建多个进程来处理并发客户端连接，每个进程独立处理一个客户端请求，具有良好的隔离性和稳定性。以下是使用C语言实现高并发服务器的详细步骤和示例代码。

一、基本概念

多进程模型：
- 每个客户端连接由一个独立的进程处理。
- 进程间相互隔离，互不影响，提高了稳定性。
- 利用操作系统的进程管理和调度机制，实现并发处理。
适用场景：
- 适用于对稳定性要求较高的服务器，如Web服务器、文件服务器等。
- 适用于需要处理大量独立且较短连接的应用场景。

二、实现步骤

创建套接字：
- 使用 socket()函数创建服务器套接字。
- 使用 bind()函数绑定服务器地址和端口。
- 使用 listen()函数使套接字进入监听状态，等待客户端连接。
接受客户端连接：
- 使用 accept()函数接受客户端连接。
- 每次接受到连接后，创建一个子进程处理该连接。
子进程处理客户端请求：
- 在子进程中处理客户端的请求，如读取数据、发送响应等。
- 处理完成后关闭连接，并终止子进程。

三、示例代码

以下是使用C语言实现的高并发服务器示例代码：

#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;

    // 创建套接字
    sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    if (sockfd < 0) {
        perror("ERROR opening socket");
        exit(1);
    }

    // 设置服务器地址结构
    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);

    // 绑定套接字
    if (bind(sockfd, (struct sockaddr *) &serv_addr, sizeof(serv_addr)) < 0) {
        perror("ERROR on binding");
        close(sockfd);
        exit(1);
    }

    // 监听连接
    listen(sockfd, 5);
    clilen = sizeof(cli_addr);

    while (1) {
        // 接受客户端连接
        newsockfd = accept(sockfd, (struct sockaddr *) &cli_addr, &clilen);
        if (newsockfd < 0) {
            perror("ERROR on accept");
            close(sockfd);
            exit(1);
        }

        // 创建子进程处理客户端请求
        int pid = fork();
        if (pid < 0) {
            perror("ERROR on fork");
            close(newsockfd);
            close(sockfd);
            exit(1);
        }

        if (pid == 0) {  // 子进程
            close(sockfd);
            handle_client(newsockfd);
            exit(0);
        } else {  // 父进程
            close(newsockfd);
        }
    }

    close(sockfd);
    return 0;
}

四、代码解析

创建套接字：

sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

绑定套接字：

if (bind(sockfd, (struct sockaddr *) &serv_addr, sizeof(serv_addr)) < 0) {
   perror("ERROR on binding");
   close(sockfd);
   exit(1);
}

监听连接：
```
listen(sockfd, 5);
```

接受客户端连接并创建子进程：

newsockfd = accept(sockfd, (struct sockaddr *) &cli_addr, &clilen);
int pid = fork();
if (pid == 0) {  // 子进程
   close(sockfd);
   handle_client(newsockfd);
   exit(0);
} else {  // 父进程
   close(newsockfd);
}

五、思维导图

graph TD;
    A[高并发服务器实现] --> B[创建套接字]
    B --> C[绑定套接字]
    C --> D[监听连接]
    D --> E[接受客户端连接]
    E --> F[创建子进程]
    F --> G[子进程处理请求]
    F --> H[父进程继续监听]