使用fork并发处理多个client的请求和对等通信p2p

一、在前面讲过的回射客户/服务器程序中，服务器只能处理一个客户端的请求，如何同时服务多个客户端呢？在未讲到select/poll/epoll等高级IO之前，比较老土的办法是使用fork来实现。网络服务器通常用fork来同时服务多个客户端，父进程专门负责监听端口，每次accept一个新的客户端连接就fork出一个子进程专门服务这个客户端。但是子进程退出时会产生僵尸进程，父进程要注意处理SIGCHLD信号和调用wait清理僵尸进程，最简单的办法就是直接忽略SIGCHLD信号。

 C++ Code 

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/*************************************************************************     > File Name: echoser.c     > Author: Simba     > Mail: dameng34@163.com     > Created Time: Fri 01 Mar 2013 06:15:27 PM CST  ************************************************************************/ #include<stdio.h> #include<sys/types.h> #include<sys/socket.h> #include<unistd.h> #include<stdlib.h> #include<errno.h> #include<arpa/inet.h> #include<netinet/in.h> #include<string.h> #include<signal.h> #define ERR_EXIT(m) \     do { \         perror(m); \         exit(EXIT_FAILURE); \     } while (0) void do_service(int); int main(void) {     signal(SIGCHLD, SIG_IGN);     int listenfd; //被动套接字(文件描述符），即只可以accept, 监听套接字     if ((listenfd = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP)) < 0)         //  listenfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)         ERR_EXIT("socket error"); struct sockaddr_in servaddr;     memset(&servaddr, 0, sizeof(servaddr));     servaddr.sin_family = AF_INET;     servaddr.sin_port = htons(5188);     servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);     /* servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1"); */     /* inet_aton("127.0.0.1", &servaddr.sin_addr); */ int on = 1;     if (setsockopt(listenfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)         ERR_EXIT("setsockopt error"); if (bind(listenfd, (struct sockaddr *)&servaddr, sizeof(servaddr)) < 0)         ERR_EXIT("bind error"); if (listen(listenfd, SOMAXCONN) < 0) //listen应在socket和bind之后，而在accept之前         ERR_EXIT("listen error"); struct sockaddr_in peeraddr; //传出参数     socklen_t peerlen = sizeof(peeraddr); //传入传出参数，必须有初始值     int conn; // 已连接套接字(变为主动套接字，即可以主动connect) pid_t pid; while (1)     {         if ((conn = accept(listenfd, (struct sockaddr *)&peeraddr, &peerlen)) < 0) //3次握手完成的序列             ERR_EXIT("accept error");         printf("recv connect ip=%s port=%d\n", inet_ntoa(peeraddr.sin_addr),                ntohs(peeraddr.sin_port)); pid = fork();         if (pid == -1)             ERR_EXIT("fork error");         if (pid == 0)         {             // 子进程             close(listenfd);             do_service(conn);             exit(EXIT_SUCCESS);         }         else             close(conn); //父进程     } return 0; } void do_service(int conn) {     char recvbuf[1024];     while (1)     {         memset(recvbuf, 0, sizeof(recvbuf));         int ret = read(conn, recvbuf, sizeof(recvbuf));         if (ret == 0)   //客户端关闭了         {             printf("client close\n");             break;         }         else if (ret == -1)             ERR_EXIT("read error");         fputs(recvbuf, stdout);         write(conn, recvbuf, ret);     } }

上述程序利用了一点，就是父子进程共享打开的文件描述符，因为在子进程已经用不到监听描述符，故将其关闭，而连接描述符对父进程也没价值，将其关闭。当某个客户端关闭，则read
返回0，退出循环，子进程顺便exit，但如果没有设置对SIGCHLD信号的忽略，则因为父进程还没退出，故子进程会变成僵尸进程。

现在先运行server，再打开另外两个终端，运行client（直接用回射客户/服务器程序中的客户端程序），可以看到server输出如下：

simba@ubuntu:~/Documents/code/linux_programming/UNP/socket$ ./echoser_fork 
recv connect ip=127.0.0.1 port=46452
recv connect ip=127.0.0.1 port=46453

在另一个终端ps一下：

simba@ubuntu:~$ ps aux | grep echoser
simba     3300  0.0  0.0   2008   280 pts/0    S+   22:10   0:00 ./echoser_fork
simba     3303  0.0  0.0   2008    60 pts/0    S+   22:10   0:00 ./echoser_fork
simba     3305  0.0  0.0   2008    60 pts/0    S+   22:10   0:00 ./echoser_fork
simba     3313  0.0  0.0   4392   836 pts/3    S+   22:12   0:00 grep --color=auto echoser
simba@ubuntu:~$

发现共有3个进程，其中一个是父进程处于监听中，另外两个是子进程处于对客户端服务中，现在ctrl+c 掉其中一个client，由上面的分析可知对应服务的子进程也会退出，而因为我们设置了父进程对SIGCHLD信号进行忽略，故不会产生僵尸进程，输出如下：

simba@ubuntu:~$ ps aux | grep echoser
simba     3300  0.0  0.0   2008   280 pts/0    S+   22:10   0:00 ./echoser_fork
simba     3305  0.0  0.0   2008    60 pts/0    S+   22:10   0:00 ./echoser_fork
simba     3321  0.0  0.0   4392   836 pts/3    S+   22:13   0:00 grep --color=auto echoser

如果把29行代码注释掉，上述的情景输出可能为：

simba@ubuntu:~$ ps aux | grep echoser
simba     3125  0.0  0.0   2004   280 pts/0    S+   21:38   0:00 ./echoser_fork
simba     3128  0.0  0.0      0     0 pts/0    Z+   21:38   0:00
[echoser_fork] <defunct>
simba     3130  0.0  0.0   2004    60 pts/0    S+   21:38   0:00 ./echoser_fork
simba     3141  0.0  0.0   4392   832 pts/3    S+   21:40   0:00 grep --color=auto echoser

即子进程退出后变成了僵尸进程。

如果不想忽略SIGCHLD信号，则必须在信号处理函数中调用wait处理，但这里需要注意的是wait只能等待第一个退出的子进程，所以这里需要使用

waitpid。若当前只有一个子进程退出，则waitpid一次之后因为其他子进程状态尚未改变，故返回0退出循环；若几个连接同时断开，信号因为不能排队

而只接收到一个SIGCHLD信号，waitpid多次之后已经不存在子进程了，返回-1退出循环。如下所示：

 C++ Code 

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signal(SIGCHLD, handler); ..................... void handler(int sig) {     /*  wait(NULL); //只能等待第一个退出的子进程 */       while (waitpid(-1, NULL, WNOHANG) > 0)         ; }

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

二、在最基本的回射客户/服务器程序中，服务器只能被动接收客户端的信息，而不能主动发送信息给客户端，如果我们想实现对等通信，即P2P，可以

在服务器程序用使用两个进程，一个进程接收用户的输入并发送给客户端，另一个进程被动接收客户端的消息并打印出来，此进程当read 返回0 时得知

客户端已经关闭需要退出进程，此时尚有另一个进程未退出，可以通过在退出前发送消息给它，在消息处理函数中退出。当然客户端也必须使用双进

程，原理与服务器程序相同。

下面贴出服务器端程序：

 C++ Code 

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/*************************************************************************     > File Name: echoser.c     > Author: Simba     > Mail: dameng34@163.com     > Created Time: Fri 01 Mar 2013 06:15:27 PM CST  ************************************************************************/ #include<stdio.h> #include<sys/types.h> #include<sys/socket.h> #include<unistd.h> #include<stdlib.h> #include<errno.h> #include<arpa/inet.h> #include<netinet/in.h> #include<string.h> #include<signal.h> #define ERR_EXIT(m) \     do { \         perror(m); \         exit(EXIT_FAILURE); \     } while (0) void handler(int sig) {     printf("recv a sig=%d\n", sig);     exit(EXIT_SUCCESS); } int main(void) {     int listenfd; //被动套接字(文件描述符），即只可以accept     if ((listenfd = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP)) < 0)         //  listenfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)         ERR_EXIT("socket error"); struct sockaddr_in servaddr;     memset(&servaddr, 0, sizeof(servaddr));     servaddr.sin_family = AF_INET;     servaddr.sin_port = htons(5188);     servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);     /* servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1"); */     /* inet_aton("127.0.0.1", &servaddr.sin_addr); */ int on = 1;     if (setsockopt(listenfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)         ERR_EXIT("setsockopt error"); if (bind(listenfd, (struct sockaddr *)&servaddr, sizeof(servaddr)) < 0)         ERR_EXIT("bind error"); if (listen(listenfd, SOMAXCONN) < 0) //listen应在socket和bind之后，而在accept之前         ERR_EXIT("listen error"); struct sockaddr_in peeraddr; //传出参数     socklen_t peerlen = sizeof(peeraddr); //传入传出参数，必须有初始值     int conn; // 已连接套接字(变为主动套接字，即可以主动connect)     if ((conn = accept(listenfd, (struct sockaddr *)&peeraddr, &peerlen)) < 0)         ERR_EXIT("accept error");     printf("recv connect ip=%s port=%d\n", inet_ntoa(peeraddr.sin_addr),            ntohs(peeraddr.sin_port)); pid_t pid;     pid = fork();     if (pid == -1)         ERR_EXIT("fork error");     if (pid == 0)     { signal(SIGUSR1, handler); char sendbuf[1024] = {0};         while (fgets(sendbuf, sizeof(sendbuf), stdin) != NULL)         {             write(conn, sendbuf, strlen(sendbuf));             memset(sendbuf, 0, sizeof(sendbuf));         }         exit(EXIT_SUCCESS);     }     else     {         char recvbuf[1024];         while (1)         {             memset(recvbuf, 0, sizeof(recvbuf));             int ret = read(conn, recvbuf, sizeof(recvbuf));             if (ret == -1)                 ERR_EXIT("read error");             else if (ret == 0)             {                 printf("peer close\n");                 break;             }             fputs(recvbuf, stdout);         }         kill(pid, SIGUSR1); //父进程退出时发送信号给子进程         exit(EXIT_SUCCESS);     } }

客户端程序与服务器端程序的改变差不多，就不贴了，这里是使用父子进程来完成对等通信，即双方都可以发送信息给对方，也可以接收对方的信息，

上面使用了kill 函数来发现自定义信号，如果子进程发送信号给父进程，可以使用getppid 函数得到父进程的id。输出如下：

simba@ubuntu:~/Documents/code/linux_programming/UNP/socket$ ./p2pser
recv connect ip=127.0.0.1 port=56404
fsafd           //<< server 输入
fds

^C

simba@ubuntu:~/Documents/code/linux_programming/UNP/socket$ ./p2pcli
fsafd
fds            //<< client 输入

peer close
recv a sig=10

注意，ctrl+c 会将前台进程组中的两个进程都终止掉，即父子进程都打开了conn，只有两个进程都close(conn)，将file 的引用计数减为0，才会真正关

闭sockfs 文件，这样client 其中一个进程才能read 返回0打印peer close，并发信号给另一个进程，在信号处理函数中退出。