Linux网络编程使用多进程实现服务器并发访问

一、概述

本攻略将详细讲解使用多进程实现Linux服务器并发访问的过程，具体涉及整体架构、代码实现以及代码调试等方面。该方法具有较高的灵活性和扩展性，适用于实现高并发，高可靠的服务器。

二、整体架构

多进程实现服务器并发访问的整体架构如下：

1. 父进程负责创建并监听服务端socket，接收客户端的连接请求。

2. 当有客户端连接请求到达时，父进程fork一个子进程，由该子进程与客户端进行数据交互。

3. 如有需要，子进程可再次fork新的子进程，实现进一步的并发处理。

4. 父进程负责回收已经处理完毕的子进程，防止出现“僵尸进程”。

三、代码实现

以下是一个简单的多进程服务器实现代码示例。

1. 服务端代码

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>

#define PORT 8888
#define MAX_BUFFER_SIZE 1024

int main(int argc, char *argv[]) {
    int serverSocket, clientSocket, pid, readSize;
    struct sockaddr_in serverAddr, clientAddr;
    socklen_t addrLen = sizeof(clientAddr);
    char buffer[MAX_BUFFER_SIZE] = {0};

    // 创建服务端socket
    if ((serverSocket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) == 0) {
        perror("Failed to create socket");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    // 绑定socket到指定地址和端口
    serverAddr.sin_family = AF_INET;
    serverAddr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
    serverAddr.sin_port = htons(PORT);
    if (bind(serverSocket, (struct sockaddr *) &serverAddr, sizeof(serverAddr)) < 0) {
        perror("Failed to bind");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    // 开始监听连接请求
    if (listen(serverSocket, 5) < 0) {
        perror("Failed to listen");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    printf("Server is listening on port %d\n", PORT);

    // 接收连接请求并处理
    while (1) {
        if ((clientSocket = accept(serverSocket, (struct sockaddr *) &clientAddr, &addrLen)) < 0) {
            perror("Failed to accept");
            exit(EXIT_FAILURE);
        }

        // 父进程fork一个子进程处理连接请求
        if ((pid = fork()) < 0) {
            perror("Failed to fork");
            exit(EXIT_FAILURE);
        } else if (pid == 0) {
            close(serverSocket); // 关闭父进程的监听socket
            printf("Client %s:%d is connected\n", inet_ntoa(clientAddr.sin_addr), clientAddr.sin_port);
            while((readSize = read(clientSocket, buffer, MAX_BUFFER_SIZE)) > 0) {
                printf("Received message from client %s:%d: %s", inet_ntoa(clientAddr.sin_addr), clientAddr.sin_port, buffer);
                write(clientSocket, "Server received your message", strlen("Server received your message"));
                memset(buffer, 0, MAX_BUFFER_SIZE);
            }
            printf("Client %s:%d disconnected\n", inet_ntoa(clientAddr.sin_addr), clientAddr.sin_port);
            close(clientSocket); // 关闭子进程的socket
            exit(EXIT_SUCCESS); // 终止子进程
        } else {
            close(clientSocket); // 关闭父进程对应客户端的连接
        }
    }
    return 0;
}

1. 客户端代码

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <arpa/inet.h>

#define SERVER_ADDR "127.0.0.1"
#define PORT 8888
#define MAX_BUFFER_SIZE 1024

int main(int argc, char *argv[]) {
    int clientSocket;
    struct sockaddr_in serverAddr;
    char buffer[MAX_BUFFER_SIZE] = {0};

    // 创建客户端socket
    if ((clientSocket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) < 0) {
        perror("Failed to create socket");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    // 设置服务端地址和端口
    serverAddr.sin_family = AF_INET;
    serverAddr.sin_port = htons(PORT);
    if (inet_pton(AF_INET, SERVER_ADDR, &serverAddr.sin_addr) <= 0) {
        perror("Invalid address/ Address not supported");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    // 连接服务端
    if (connect(clientSocket, (struct sockaddr *) &serverAddr, sizeof(serverAddr)) < 0) {
        perror("Failed to connect");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    // 发送消息
    while (fgets(buffer, MAX_BUFFER_SIZE, stdin) != NULL) {
        send(clientSocket, buffer, strlen(buffer), 0);
        memset(buffer, 0, MAX_BUFFER_SIZE);
        recv(clientSocket, buffer, MAX_BUFFER_SIZE, 0);
        printf("%s\n", buffer);
    }

    // 关闭客户端socket
    close(clientSocket);
    return 0;
}

四、代码调试

要在Linux环境下运行代码，可以使用gcc编译器进行编译，命令如下：

gcc -o server server.c
gcc -o client client.c

然后分别运行server和client可执行文件即可。

在运行过程中，可以使用netstat命令查看服务端监听的地址和端口，命令如下：

netstat -an | grep LISTEN

可以在客户端输入消息并发送，观察服务端是否正确接收并处理消息。

五、示例说明

1. 实现FTP服务器。

在FTP服务器中，要求支持多个用户同时连接，对于每个用户的请求都进行互相独立的处理。使用多进程可以很方便地实现这个需求。

1. 实现Web服务器。

Web服务器要求在高并发的情况下为客户端提供服务，使用多进程能方便地进行并发处理，提高服务器的并发能力和稳定性。