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1. 多进程并发服务器
前面的学习基于TCP的客户端和服务端通信都是一个服务器处理一个客户端的连接请求，只有在处理完这个客户端时才会去处理下一个客户端的请求，这种服务器我们称之为迭代型服务器。
假如现在有多个客户端去请求访问一个服务器，会导致这个服务器的处理速度变得很慢不说，后面还有很多客户端正在等待处理请求，这时服务器的压力会很大，显然迭代型服务器已经满足不了需求了，于是就有了并发型服务器。
图1-多进程并发服务器 并发型服务器对于每一个客户端请求，服务器的父进程就fork创建一个子进程来处理客户端的请求，子进程就可以通过accept返回的新的文件描述符跟客户端进行数据通信，且这些子进程都能独立运行，因此可以同时处理多个客户端请求。
然后父进程就可以继续调用accept取出一个客户端连接，调用fork创建一个服务器子进程处理客户端的请求，从这个过程可以看出，服务器的父进程主要的工作就是处理客户端的请求，即为每个客户端创建一个子进程，而具体的数据交互由子进程来完成。
2. 多进程并发服务器的细节
关于设计并发服务器有以下几个细节需要注意：
- 防止文件描述符耗尽
- 父进程注册SIGCHILD信号回收子进程
2.1 防止文件描述符耗尽
父进程在调用fork的时候，子进程会继承父进程的accept函数返回的cfd文件描述符和socket函数创建的lfd文件描述符。
然后子进程就可以通过cfd文件描述符与客户端进程通信，而子进程继承的lfd文件描述符对子进程来说没有太大的作用，那么子进程需要close(lfd)，以防止文件描述符耗尽。父进程只需要处理来自客户端的连接，并不需要与客户端进行数据交互，所以父进程也需要close(cfd)。
实际上在fork创建子进程后，子进程和父进程是共享listenfd和connfd的，这就使得listenfd和connfd两个套接字的引用计数变成2了。如果父进程不close(cfd)的话，此时cfd的引用计数是2，当子进程close(cfd)时只会让cfd的引用计数减1，而不会关闭与客户端的tcp连接。为了防止这种情况，父进程同样也需要close(cfd)。
2.2 注册信号回收子进程
2. 当客户端一退出的时候同时也关闭了socket套接字，子进程调用read读取客户端会返回0，紧接着子进程应该close(cfd)，然后子进程调用exit退出。
但是子进程一退出就会变成僵尸进程，需要父进程对子进程回收（父进程除了要负责回收子进程，还要处理客户端的连接，那么父进程应该调用waitpid函数以非阻塞方式回收子进程），另外在学习进程和信号时我们知道，子进程在退出时会发送SIGCHLD信号，该信号的作用就是用来通知父进程对子进程进行回收，因此父进程可以捕捉并注册SIGCHLD信号函数的方式来回收子进程。
3. 并发服务器示例
服务端程序：
#include客户端程序：#include #include #include #include #include #include #include #include #include #define SERV_PORT 10001注册SIGCHLD信号回收子进程void wait_child(int signo){ //非阻塞方式回收子进程 while (waitpid(0, NULL, WNOHANG) > 0);}int main(void){ pid_t pid; int lfd, cfd; struct sockaddr_in serv_addr, clie_addr; socklen_t clie_addr_len; char buf[BUFSIZ], clie_IP[BUFSIZ]; int n, i; lfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); bzero(&serv_addr, sizeof(serv_addr)); serv_addr.sin_family = AF_INET; serv_addr.sin_port = htons(SERV_PORT); serv_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); bind(lfd, (struct sockaddr *)&serv_addr, sizeof(serv_addr)); listen(lfd, 128); while (1) { clie_addr_len = sizeof(clie_addr); cfd = accept(lfd, (struct sockaddr *)&clie_addr, &clie_addr_len); printf("client IP:%s, port:%d\n", inet_ntop(AF_INET, &clie_addr.sin_addr.s_addr, clie_IP, sizeof(clie_IP)), ntohs(clie_addr.sin_port)); //创建子进程 pid = fork(); if (pid < 0) { perror("fork error"); close(cfd); exit(1); } else if (pid == 0) { close(lfd); break; } else { //父进程 close(cfd); //捕捉SIGCHLD信号 signal(SIGCHLD, wait_child); } } //子进程 if (pid == 0) { while (1) { n = read(cfd, buf, sizeof(buf)); if (n == 0) { //如果read返回0，说明对端已关闭，打印退出客户端信息 printf("client IP:%s, port:%d ----- exit\n", inet_ntop(AF_INET, &clie_addr.sin_addr.s_addr, clie_IP, sizeof(clie_IP)) , ntohs(clie_addr.sin_port)); close(cfd); exit(0); //子进程退出 } else if (n == -1) { perror("read error"); exit(1); } else { for (i = 0; i < n; i++){ buf[i] = toupper(buf[i]); } write(cfd, buf, n); } } } close(lfd); return 0;}
#include程序运行结果：#include #include #include #include #define MAXLINE 1024#define SERV_PORT 10001int main(void){ struct sockaddr_in servaddr; //缓冲区 char buf[MAXLINE]; int sockfd, n; sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); bzero(&servaddr, sizeof(servaddr)); servaddr.sin_family = AF_INET; inet_pton(AF_INET, "127.0.0.1", &servaddr.sin_addr); servaddr.sin_port = htons(SERV_PORT); //连接服务器 connect(sockfd, (struct sockaddr *)&servaddr, sizeof(servaddr)); //从标准输入读取数据到缓冲区 while (fgets(buf, MAXLINE, stdin) != NULL) { write(sockfd, buf, strlen(buf)); n = read(sockfd, buf, MAXLINE); //判断对端是否被关闭 if (n == 0) { printf("the other side has been closed\n"); break; } else{ //把数据输出到标准输出 write(STDOUT_FILENO, buf, n); } } close(sockfd); return 0;}
服务端对每一个连接的客户端都会创建一个子进程并进行处理请求，并将请求处理的结构返回给客户端，客户端退出时，服务端打印了退出的客户端信息，此时服务端依然在accept处等待处理其他客户端发起连接。
4. 总结
多进程并发服务器和单进程服务器的区别：
对于单进程的服务器来说，一次性只能处理一个客户端请求，只有在处理完这个客户端然后断开连接时，才能继续处理下一个客户端的请求。但是如果没有客户端请求时，单进程服务端则会一直等待阻塞在accept处，其实阻塞在accept处倒还好，如果阻塞在read调用处将会导致服务端无法给其他客户端提供服务，这是很可怕的事情。而在多进程并发服务器中父进程只负责处理来自客户端的连接请求，由子进程负责处理客户端的数据请求，所以多进程并发服务器中不会出现这个问题。