Linux高并发服务器案例演示

 

 

在网络通信中，我们常常的服务器经常会受到成千上万的请求提示，而电脑会根据请求建立相对应的socket链接，但是接触过Linux网络编程的人都知道，Linux链接和客户端建立连接，会经过四步（这里以TCP说明）

第一步，创建socket对应的描述符，这里设置好socket的协议类型以及通信类型（TCP/UDP）

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

#include<sys/socket.h>

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

具体的使用方法可以使用man手册查看socket函数

 

         第二步，绑定端口，以及相应的ip地址（服务器不用设置）

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

#include <sys/socket.h>

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

具体的使用方法可以使用man手册查看bind函数

        

         第三步，监听socket，并且设置最大监听数

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

#include<sys/socket.h>

int listen(int sockfd, int backlog);

具体的使用方法可以使用man手册查看listen函数

 

第四步，接受客户端的连接

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

#include<sys/socket.h>

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

具体的使用方法可以使用man手册查看accept函数

 

注意：

         由于上述四步socket建立链接中，accept是阻塞的，意味着如果有很多人同时发出socket请求的时候，服务器只会接收到一少部分的连接，其他都在阻塞队列排队，甚至丢失！甚至建立链接后一旦涉及服务器读写操作时候，涉及到读写，也是会遇到阻塞的！（假设每个用户连接服务器需要0.1秒，那么10000人连接的话则需要1000秒）这样会让服务器浪费大量时间在阻塞过程，所以我们要做的，就是尽可能的让系统发挥出他的性能，让更多的人能够连接系统，却不用花那么长时间。

 

 

具体实现方法：

         使用epoll分路技术，让accept不陷入阻塞，当那个客户端发出请求，则处理发出请求的客户端信息，这时候因为客户端发出请求，则必定有读写操作，所以读写操作不用去掉阻塞。

 

服务器代码：

//模拟接收每个客户端发来的请求后并往dbg.txt文件写入一个字节
#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;//判断在哪个进程中，父进程0，子进程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;//如果监听的进程都没有事件产生，则再次进入循环，继续监听
        for (int i = 0 ; i < process_count ;i++)
        {
            if (evs[i].data.fd == fd)
            {
                //当进程中的socket描述符是server的socket本身时候，则accept否则就直接操作
                int ret = accept(evs[i].data.fd,NULL,NULL);
                if (ret == -1)
                {
                    printf("errno:%s",strerror(errno));
                    //其他错误，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);//等待所有的子进程退出为止
        }
    }
    return 0;
}

测试客户端向服务器发请求代码：

//模拟有20000个客户端同时向服务器发请求
#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;
}

 

结果分析：不同的电脑测试结果略有不同，我的客户端定义有20000个同时向服务器发请求，结果处理的请求大概有15500左右，不同的电脑最高并发数略有不同。成功的解决了多用户同时向一个服务器发请求的问题