并发服务器三种实现方式之进程、线程和select

TIME:2018-09-19

前言：刚开始学网络编程，都会先写一个客户端和服务端，不知道你们有没有试一下：再打开一下客户端，是连不上服务端的。还有一个问题不知道你们发现没：有时启服务器，会提示“Address already in use”，过一会就好了，想过为啥么？在这篇博客会解释这个问题。

但现实的服务器都会连很多客户端的，像阿里服务器等，所以这篇主要介绍如何实现并发服务器，主要通过三种方式：进程、线程和select函数来分别实现。

一、进程实现并发服务器

先说下什么是并发服务器吧？不是指有多个服务器同时运行，而是可以同时连接多个客户端。

先简单说下原理吧，先画个图，如下：　　PS：全博客园最丑图，不接受反驳！哈哈哈

先要搞清楚通信的流程，图上参数说明：

lfd：socket函数的返回值，就是监听描述符

cfd1/cfd2/cfd3:accept函数的返回值，用通信的套接字

server：服务器

client：客户端

socket通信过程中，总共有几个套接字呢？答：三个，客户端一个，服务器两个。

根据上图来大致说明一下流程：

客户端创建一个套接字描述符，用于通信，服务器先用socket函数创建套接字，用于监听客户端，然后调用accept函数，会返回一个套接字，用于通信的。图上就是，client1先通过cfd与server建立连接，然后与cfd1建立连接通信，这时lfd就空闲了，再监听客户端，client2再与lfd连接，再跟cfd2通信。client3也是如此。

现在问题就是。如何创建多个进程与客户端通信呢？通过循环创建子进程就可以实现这个问题，可以参考我的这篇博客：https://www.cnblogs.com/liudw-0215/p/9667686.html

服务端程序，如下：

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客户端程序如下：

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演示效果，服务器可以同时处理两个客户端，如下：

但我想再测试一下程序，执行./server,发现有个bind error,如下：

下面来解释一下这个问题：

先来一张图片（出自UNP），如下：

这张图将三次握手、四次挥手和TCP状态转换图，这些在我的这篇博客都由介绍，可以参考一下：https://www.cnblogs.com/liudw-0215/p/9661583.html

注意最后有一个TIME_WAIT状态，主动关闭一端会经历2MSL时长等待（大约40秒），再变为最开始的状态CLOSED。

复现上面的“bind error”，只需退出服务器，在启服务器，就会报出此错。因为主动关闭一端，会经历2MSL时长，端口IP会被占用，所以会报“bind error”。

但可能会问：为啥先退出客户端没有此问题？因为客户端没有调用bind函数地址结构，会“隐式”生成端口。

有没有方法可以解决这个问题呢？当然有的，调用函数setsockopt即可，服务端程序如下：

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二、线程实现并发服务器

理解了进程的方式，就是创建多个线程来实现，就不过多解释了，程序需要对线程有一定了解，之后我还会写篇博客来介绍线程，敬请期待哦。

服务器代码如下，有有详细的解释：

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客户端代码如下：

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三、select实现并发服务器

select和进程主要区别在于，进程是阻塞的，而select是交给内核自己来实现的，由于select比较复杂，参考我的另一篇文章：
http://www.qhdsq.net/index.php/home/index/jszc_nr/id/1071