高并发服务器实现方案研究

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1、高并发服务器实现方案研究摘要：讲述并发服务器设计的主要技术，包括多进程服务器、多线程服务器和I／0复用服务器，同时对以上服务器技术的性能进行了简要分析，给出了在Linux操作系统下使用socket实现并发服务器的方法。关键词：并发服务器；多进程；多线程；I／0复用网络服务器是网络软件的核心部分，Linux由于其源码开放，性能稳定，所以在服务器市场中占有的份额越来越多，许多经典的服务器(如wEB服务器)都使用Linux系统。随着网络应用的不断增多，服务器的服务类型也不断增多，而且性能要求越来越高，开发高性能的网络服务器是大势所趋。服务器设计技术有很多，按使用的协议来分有TCP服务器和

2、u)P服务器。按处理方式来分有迭代服务器和并发服务器。一个好的服务器，一般都是并发服务器。并发服务器设计技术一般有：多进程服务器、多线程服务器、I／O复用服务器等。下面，给出了这3种并发服务器的设计与实现。1多进程并发服务器在Linux环境下多进程的应用很多，其中最主要的就是网络／客户服务器。但是在电信、金融等数据量和稳定性要求都比较高的环境中，也会涉及到多进程的应用。多进程服务器是当客户有请求时，服务器用一个子进程来处理客户请求。父进程继续等待其它客户的请求。这种方法的优点是当客户有请求时，服务器能及时处理客户，特别是在客户服务器交互系统中。对于一个TCP服务器，客户与服务器的连

3、接可能并不马上关闭，可能会等到客户提交某些数据后再关闭，这段时间服务器端的进程会阻塞，所以这时操作系统可能调度其它客户服务进程。比起迭代服务器大大提高了服务性能。1．1多进程服务器传统方法多进程服务器设计方法也很多，传统方法是父进程进行监听(TCP服务器)，当有连接到达时，生成一个子进程处理客户请求，之后父进程继续监听。所以有时把父进程称为监听进程。其模板如下：intmain(void){listen(1istenfd，雕屺KLlⅪ)；／*listenfd是监听套接字*／while(1){if((connfd=accept(sOckfd，NULL，NULL))==～1){／*错误处

4、理*／}if((pid=f6rk())>0){cbe(connfd)；／*父进程关闭客户连接套接字*／conntinue：elseif(pid==0){close(1istenfd)；／*子进程关闭监听套接字*／……／*处理客户请求*／close(∞nnfd)；eXit(0)；}程序需特别注意的地方是父进程要关闭连接套接字，子进程要关闭监听套接字。因为fork以后，子进程是父进程的一个复制品，它们都有监听套接字和连接套接字。如果父进程不关闭连接套接字，当子进程关闭连接套接字时，这个套接字并不会关闭，因为每个套接字描述符都有一个“引用计数”。当fork函数返回后，Iistenfd和c

5、onnfd的引用计数变为2，而系统只有在描述符的“引用计数”为O时，才真正关闭该描述符。子程序退出后，还有一些状态信息留给父进程，父进程应调用waitpid函数清理子进程，因为子进程终止后，它变为一个僵尸进程，父进程如果不清理僵尸进程，随着客户终止数目的增多，僵尸进程越来越多，将耗掉系统资源。清理僵尸进程的一般方法是：让父进程收到SIGCHLD号后调用waitpid函数。代码如下：voidsig—chld(intsigno){pid—tpid；intstat；whiIe((pid=waitpid(一1，&stat，WNOHANG))>0)printf(“child％dtermina

6、ted＼n”，pid)；return：}程序中sig—chld是一个信号处理程序。当子进程终止时，会向父进程发送一个SIGCHLD信号，所以在父进程中应捕获这个信号。方法可以是：signal(SIGCHLD，sig—chld)。注意程序中用的是waitpid函数，而不是wait函数。原因是多个子进程可能同时终止，这种情况下wait函数只能处理一个子进程。调用waitpid函数可能处理多个已终止子进程。关于waitpid函数的参数可查看linux的帮助文档。这种传统的多进程服务器有很多缺点：(1)消耗系统资源。因为一个进程有自已的地址空间、执行堆栈和文件描述符等。创建进程要复制父进程

7、的执行堆栈、文件描述符等给子进程。所以创建一个进程的系统开销较大。如果处理客户的时间比较短，而客户的连接比较多，这样系统大部分时间都花在创建进程和终止进程，造成了极大的浪费。(2)进程状态难以了解。如果在以上情况下某一个子进程发生了延迟或者其他异常，长期处在等待的状态下，父进程根本无法对如此众多的子进程进行监控，所以就会对子进程无法控制。(3)进程数难以控制。在每次开启子进程时，父进程可以判断是否达到了最大进程数，如果达到了，则需要等待子进程的释放。这样固然可以控制最