(原)Socket API 编程模型
在网络程序里面,一般的来说都是许多客户机对应一个服务器。为了处理客户机的请求,对服务端的程序就提出了特殊的要求。我们学习一下目前最常用的服务器模型:
循环服务器:循环服务器在同一个时刻只可以响应一个客户端的请求 。
并发服务器:并发服务器在同一个时刻可以响应多个客户端的请求 。
1、 循环服务器:UDP服务器
UDP循环服务器的实现非常简单:UDP服务器每次从套接字上读取一个客户端的请求,处理, 然后将结果返回给客户机。
可以用下面的算法来实现:
socket(...); bind(...); while(1) { recvfrom(...); process(...); sendto(...); }
因为UDP是非面向连接的,没有一个客户端可以老是占住服务端。只要处理过程不是死循环, 服务器对于每一个客户机的请求总是能够满足。
2、 循环服务器:TCP服务器
TCP循环服务器的实现也不难:TCP服务器接受一个客户端的连接,然后处理,完成了这个客户的所有请求后,断开连接。
算法如下:
socket(...); bind(...); listen(...); while(1) { accept(...); while(1) { read(...); process(...); write(...); } close(...); }
TCP循环服务器一次只能处理一个客户端的请求。只有在这个客户的所有请求都满足后, 服务器才可以继续后面的请求。这样如果有一个客户端占住服务器不放时,其它的客户机都不能工作了。因此,TCP服务器一般很少用循环服务器模型的。
3、 并发服务器:TCP服务器
为了弥补循环TCP服务器的缺陷,人们又想出了并发服务器的模型。 并发服务器的思想是每一个客户机的请求并不由服务器直接处理,而是服务器创建一个 子进程来处理。
算法如下:
socket(...); bind(...); listen(...); while(1) { accept(...); if(fork(..)==0) { while(1) { read(...); process(...); write(...); } close(...); exit(...); } close(...); }
TCP并发服务器可以解决TCP循环服务器客户机独占服务器的情况, 不过也同时带来了一个不小的问题。为了响应客户机的请求,服务器要创建子进程来处理,而创建子进程是一种非常消耗资源的操作。
4、 并发服务器:多路复用I/O
为了解决创建子进程带来的系统资源消耗,人们又想出了多路复用I/O模型。
初始话(socket,bind,listen); while(1) { 设置监听读写文件描述符(FD_*); 调用select; 如果是倾听套接字就绪,说明一个新的连接请求建立 { 建立连接(accept); 加入到监听文件描述符中去; } 否则说明是一个已经连接过的描述符 { 进行操作(read或者write); } }
多路复用I/O可以解决资源限制的问题.着模型实际上是将UDP循环模型用在了TCP上面. 这也就带来了一些问题.如由于服务器依次处理客户的请求,所以可能会导致有的客户 会等待很久.
5 并发服务器:UDP服务器
人们把并发的概念用于UDP就得到了并发UDP服务器模型. 并发UDP服务器模型其实是简单的.和并发的TCP服务器模型一样是创建一个子进程来处理的 算法和并发的TCP模型一样.
除非服务器在处理客户端的请求所用的时间比较长以外,人们实际上很少用这种模型.
6、一个简单的TCP循环服务器实例:时间获取程序
服务器端接收客户端的连接,并将欢迎信息和当时时间发送至客户端。代码如下:
/** * timeTcpServ.c * 简单的时间获取服务器 */ #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <unistd.h> #include <sys/socket.h> #include <sys/types.h> #include <netinet/in.h> #include <arpa/inet.h> #include <string.h> #include <time.h> #define SERVER_PORT 3333 //服务器端口号 #define LEN_OF_LISTEN_QUEUE 10 //最大监听队列数 #define WELCOME_MESSAGE "welcome to commect the server.\n" //欢迎信息 int main(int argc, char *argv[]) { int servfd, clifd; struct sockaddr_in servaddr, cliaddr; //创建socket if( (servfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0)) < 0 ) { printf("Create socket error!\n"); exit(1); } //设置服务器地址结构 bzero(&servaddr,sizeof(servaddr)); servaddr.sin_family = AF_INET; servaddr.sin_port = htons(SERVER_PORT); servaddr.sin_addr.s_addr = htons(INADDR_ANY); //绑定服务器地址 if( bind(servfd, (struct sockaddr*)&servaddr, sizeof(servaddr)) < 0 ) { printf("Bind to port %d failure!\n", SERVER_PORT); exit(1); } //开始监听 if( listen(servfd, LEN_OF_LISTEN_QUEUE) < 0 ) { printf("Call listen failure!\n"); exit(1); } printf("Wait for connect...\n"); while(1) { char buf[BUFSIZ]; socklen_t clilen = sizeof(cliaddr); //接受连接 if( (clifd = accept(servfd, (struct sockaddr*)&cliaddr, &clilen)) < 0 ) { printf("Call accept failure!\n"); exit(1); } //打印客户端ip及端口号 printf("connect form %s:%d\n", inet_ntoa(cliaddr.sin_addr), ntohs(cliaddr.sin_port)); //整合要发送的信息 strcpy(buf,WELCOME_MESSAGE); strcat(buf,"\nCurrent time is:"); long currtime = time(NULL); strcat(buf,ctime(&currtime)); //发送信息 send(clifd, buf, BUFSIZ,0); close(clifd); } close(servfd); return 0; }
客户端程序连接上服务器端之后,接收服务器端信息并将之打印到屏幕上,代码如下:
/** *时间获取客户端程序 */ #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <unistd.h> #include <sys/socket.h> #include <sys/types.h> #include <netinet/in.h> #include <netdb.h> #include <string.h> #define SERVER_PORT 3333 //服务器端口号 int main(int argc, char *argv[]) { int servfd; struct sockaddr_in servaddr; struct hostent *hp; char buf[BUFSIZ]; if( argc != 2 ) { printf("Please input %s <hostname>\n", argv[0]); exit(1); } //创建socket if( (servfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM,0)) < 0 ) { printf("Create socket error!\n"); exit(1); } //设置服务器地址结构 bzero(&servaddr, sizeof(servaddr)); servaddr.sin_family = AF_INET; if( (hp = gethostbyname(argv[1])) != NULL ) { bcopy(hp->h_addr, (struct sockaddr*)&servaddr.sin_addr, hp->h_length); } else if(inet_aton(argv[1], &servaddr.sin_addr) < 0 ) { printf("Input Server IP error!\n"); exit(1); } servaddr.sin_port = htons(SERVER_PORT); //连接服务器 if( connect(servfd,(struct sockaddr*)&servaddr, sizeof(servaddr)) < 0 ) { printf("Connect server failure!\n"); exit(1); } //接收并打印信息 recv(servfd,buf,BUFSIZ,0); printf("\n%s\n",buf); close(servfd); return 0; }
参考网址:http://fanqiang.chinaunix.net/program/netpro/2001-05-08/1968.shtml