ci网络重复型服务器通信软件的设计

TCP/IP网络重复型服务器通信软件的设计本文介绍一种新型的基于消息队列的重复型服务器通信软件的设计方法,不同于并发型服务器和一般的重复型服务器通信软件，这种新的软件具有生成的子进程数少的优点，并且容易对客户机与服务器的连接进行管理，适用于客户机数量较多和随机数据通信的情况，能够有效地提高服务器的运行效率。并发服务器与重复服务器的区别一般TCP/IP服务器通信软件都是并发型的，即是由一个守护进程负责监听客户机的连接请求，然后再由守护进程生成一个或多个子进程与客户机具体建立连接以完成通信，其缺点是随着连接的客户机数量的增多，生成的通信子进程数量会越来越多，在客户机数量较多的应用场合势必影响服务器的运行效率。一般的重复服务器指的是服务器在接收客户机的连接请求后即与之建立连接，然后要在处理完与客户机的通信任务后才能再去接收另一客户机的请求连接，其优点是不必生成通信子进程，缺点是客户机在每次通信之前都要与服务器建立连接，开销过大，不能用于随机的数据通信和繁忙的业务处理。本文提出的新型的重复型服务器不同于一般的重复服务器，它摒弃了上述两类服务器的缺点综合其优点，该服务器通信软件具有一般重复服务器的特征但又能处理客户机的随机访问，在客户机数量多且业务繁忙的应用场合将发挥其优势。重复型服务器通信软件只用三个进程就可完成与所有客户机建立连接，并始终保持这些连接。重复型服务器通信软件与客户机建立连接的方法基本思路当第一台客户机向服务器请求连接时，服务器的守护进程与之建立初始连接(L0)，客户机利用L0向服务器发送两个端口号，守护进程将客户机的IP地址和端口号登记在共享内存的记录中，然后关闭L0。由守护进程生成的两个通信子进程从共享内存中获得客户机IP地址及端口号后，分别向客户机请求连接，建立一个从客户机读的连接(L1)和一个往客户机写的连接(L2)，并将两个连接的套接字的句柄记录在共享内存中。当另一台客户机请求连接时，守护进程不再生成通信子进程，只是将客户机IP地址和端口号同样登记在共享内存中。通信子进程在一个大循环中先查询共享内存中是否有新的记录，如果有则与这一台客户机建立连接，然后轮询所有已建立的连接的读套接字，查看是否有数据可读，有则读取数据，同时标明该数据是从共享内存中的哪条记录上的读套接字中获得的，再由另一个通信子进程根据这个记录的编号从共享内存中获得对应的写套接字，最后将结果数据往该套接字写往客户机。２.２建立连接⑴服务器通信软件的初始进程首先建立公用端口上的套接字，并在该套接字上建立监听队列，同时生成一个守护进程(Daemon)tcp_s,然后初始进程就退出运行。守护进程在函数accept处堵塞住直到有客户机的连接请求，一有连接请求即调用server函数处理，然后继续循环等待另一台客户机的请求。因为TCP/IP在连接被拆除后为了避免出现重复连接的现象，一般是将连接放在过时连接表中，连接在拆除后若要避免处于TIME_WAIT状态(过时连接)，可调用setsockopt设置套接字的linger延时标志，同时将延时时间设置为0。服务器在/etc/services文件中要登记一个全局公认的公用端口号:tcp_server2000/tcp。旁st臂ru策ct奔s显er辰ve规nt越*辱sp课;

谦st仿ru刻ct庭s律oc竹ka致dd缝r_惑in细p钓ee土ra路dd胶r_先in房,m羡ya痒dd拐r_鸭in释;

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朝my余ad傲d拢r_雕in骂.s挎in胆_a恼dd灭r.菌s_脊ad化dr裕=I狂NA捕DD便R_句AN产Y;冷

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你}⑵客户机以这样的形式运行通信程序tcp_c:tcp_crhostname，rhostname为客户机所要连接的服务器主机名。客户机上的/etc/services文件中也要登记:tcp_server2000/tcp，公用端口号2000要与服务器一样。颂in娘t跑qi屑d1呈,q贝id某2,馒s_算c1哨,s麻_c泊2,攻cp容or倘t1轮,c万po盒rt眠2;恢

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帜cl血os两e(毙s)常;先给变量cport1置一个整数后调用rresvport函数,该函数先检查端口号cport1是否已被占用，如果已被占用就减一再试，直到找到一个未用的端口号，然后生成一个套接字，将该套接字与端口号相联形成客户机端的半相关,接下调用connect函数向服务器发出连接请求。客户机在发出连接请求之前，已用函数gethostbyname和getservbyname获得了服务器的IP地址及其公用端口号，这样就形成了一个完整的相关，可建立起与服务器的初始连接。接下来再创建两个套接字s_c1和s_c2，利用初始连接将客户机的两个套接字的端口号以字符串的形式发送给服务器，这时初始连接的任务已经完成就可将其关闭。以上就完成了与服务器的初始连接，接下来客户机等待服务器的两次连接请求。⑶tcp_s的监听队列在收到客户机发来的连接请求后,由server函数读出客户机发送来的两个端口号，并在第一次调用时生成两个通信子进程tcp_s1和tcp_s2，以后就不再生成，这是与并发服务器最大的不同。tcp_s进程将客户机的两个端口号和IP地址以记录的形式登记在共享内存最后一条记录中，子进程通过共享内存获得这两个端口号，然后再分别与客户机建立连接。tcp_s继续处于监听状态,以便响应其他客户机的连接请求。两个子进程都应该关闭从父进程继承来的但又没有使用的套接字s。稀se绑rv斜er础()功{

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习in进t伞cp氏or汉t1护;箩/*远客剂户机叶的第孟一个此端口才号鸡*/错

惠in君t姻s_罢so传ck亭et炮2;桂/线*闷服务墨器的滤写套绑接字伙*窄/

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桐s_堵w=暗ac比ce坑pt捐(s磨_c锻1,升&p惜ee慰ra宾dd拣r_砌in避,&破ad分dr徐le辟n)疯;

灭cl秧os五e(鬼s_善c1奉);杜/胜*只洁允许究接收怎一次追连接鹊请求挣*/统

瓦li味ng值er怠.l罪_o科no酸ff宣=1箭;l腾in怪ge克r.申l_巧li龙ng聚er竞=0领;

吹se滩ts同oc银ko苏pt烧(s葡_w荣,S哄OL谦_S莫OC崭KE禁T,北SO垦_L扁IN欠GE袖R,稿&l余in逢ge喜r,衡si绩ze着of毫(s虹tr仔uc掏t燃li侨ng睬er观))败;

竭li蹲st必en田(s井_c耻2,鲁5)贸;

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摩c旋lo剪se锤(s怖_c骨2)懂;

龄se纸ts匆oc圣ko渗pt辽(s船_r瞎,S跨OL已_S洽OC鞠KE悬T,梢SO酒_L偶IN纠GE谎R,笔&l瑞in誉ge感r,询si次ze列of幸(s歉tr两uc投t搁li拔ng丽er氧))紧;⑸进程tcp_s1调用函数Server_Receive在一个循环中不断查询是否又有新的客户机登记在共享内存中，方法是判断共享内存中最后一条记录的linkf1标志是否为0，如果为0就调函数connect_to_client与客户机建立第一个连接，然后轮询所有的读套接字,有数据则读，没有数据则读下一个读套接字。岁Se岗rv虽er湖_R斗ec氧ei循ve德()届{

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周}

校}

榜}由于已将读套接字的读取标志设为O_NDELAY，所以没有数据可读时read函数就返回-1不会堵塞住。这样我们才能接收到客户机随机的数据发送同时也才能及时响应新的客户机的连接请求,这是重复服务器得以实现的关键所在。如果read函数返回0则表示客户机通信程序已退出或者别的原因，比如客户机关机或网络通信故障等，此时就要从共享内存中清除相应客户机的记录。在建立连接时如果出现上述故障也要从共享内存中清除相应客户机的记录。在有数据可读时就将sid标志设置为n，表示数据是从第n台客户机读取的,这样子进程tcp_s2才可根据消息的sid标志往第n台客户机写数据。⑹进程tcp_s2调用函数Server_Send,在一个循环中不断查询是否又有新的客户机连接登记在共享内存中，方法是判断共享内存中最后一条记录的linkf2标志是否为0，如果为0就调用函数connect_to_client与客户机建立第二个连接,然后再从消息队列中读数据。因为只有一个tcp_s2进程在读消息队列，所以就不必对消息进行区别，有数据则读。再按照消息的sid标志从共享内存中查出写套接字,然后将数据往该套接字写。由于该写套接字是在进程tcp_s2内创建的，所以只要简单地使用套接字的句柄即可访问该套接字。函数msgrcv要设置IPC_NOWAIT标志以免在没有数据时堵塞住，这样才能继续执行下面的程序以便及时地与下一台客户机建立连接,这也是一个关键的地方。tcp_s2调用函数Server_Send用于数据发送，tcp_s1则调用函数Server_Recvice用于数据接收。该Se购rv宏er孕_S倍en诸d(剪){禽

门in恢t葬s2削,l趟in针kn因,l收in净kf水2,赚i;朴

群st润ru竖ct看m弯sg根_b帐uf算*轧bu槽f,巷mb圾uf帖;

疑bu炼f=寨&m那bu勒f;遇

父fo仇r(市;;润){闹

罗li塑nk禁n=送sh亮m_岂in镰fo壁(0吨,G污ET迷LI鞋NK妨N)贴;

铺li衫nk唱f2椒=s赚hm冤_i漏nf至o(牧li短nk葱n,扇GE轮TL狐IN叉KF伞2)青;

驶if罢(l联in镜kf拐2=与=0箭){患

霸if候((昏i=皂co猫nn着ec纯t_贼to窃_c申li傅en坝t(明li测nk伯n,庄2)丧)<折0)碎{

钩sh芹m_回lo积go例ut狮(l榜in役kn兵);截co友nt简in求ue锻;

此}

相}

膊i=矛ms虽gr格cv通(q谷id解4,俭bu大f,备MS域GS材IZ副E,想MS掘GT上YP寿E,来0x催1f瑞f|栋IP屋C_逃NO渠WA责IT学);热

促if仍(i叼==戒-1煎)配co杆nt巩in酬ue奋;

刷s2写=s货hm帅_i钻nf仿o(置bu我f-村>s描id滑,G泥ET厉S2薯);挺

舒if猫(w职ri六te激(s猾2,川bu植f,旅i+燕1)让!=全i+免1)精{

耐pe往rr救or冬("帅wr庆it掉e"累);恶cl吓os恩e(钩s2振);抱

阳}

抗}

览}函数connect_to_client(n,type)表示服务器与第n台客户机建立第type次连接。该函数由两个子进程同时调用，分别从共享内存中查出客户机的IP地址和端口号后与客户机建立连接，建立的连接分别处于各个子进程自己的数据空间中，彼此并不相通，所以又要用到共享内存，将连接的套接字句柄登记在共享内存中，使得与同一台客户机建立连接的两个套接字形成一一对应的关系。这样tcp_s2才可根据数据读入的套接字去查询出对应的写套接字，才能正确地将处理结果发送给对应的客户机。tcp_s1以type=1调用该函数，使用共享内存中第n条记录的cport1和客户机IP地址与客户机建立第一个连接,同时将这一连接服务器方的套接字(读套接字)登记在共享内存第n条记录的s_socket1中，同时将连接标志linkf1置1。tcp_s2以type=2调用该函数，使用共享内存中第n条记录的cport2和客户机IP地址与客户机建立第二条连接，同样也要将这一连接服务器方的套接字(写套接字)登记在共享内存第n条记录的s_socket2中,将连接标志linkf2置1。因为该函数由两个子进程同时调用，为了保持进程间同步，当type=2时必需等到第n条记录的linkf1为1时才能继续执行，即必须先建立第一个连接才能再建立第二个连接，这是由客户机通信程序决定的，因为客户机通信程序是先监听并建立起第一个连接后再监听并建立第二个连接。子进程tcp_s1和tcp_s2通过共享内存实现进程间通信,在实际应用中总是使用共享内存的最后一条记录。负②私:(茂59砖91勇,5袋99头0,携16犹8.容1.砍1.拾71址)召┌─身──室──丑┐泻①渣:(知59新91奖,5锅99星0)垄1咽68拆.1四.1裙.2州1

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仿│巩┌─界┬─愿─┬赠──龟┬─你─┬搂──叉┬─讨─┬击──吼┬─瑞──档──黄┬─隐┐│如└─誉─┴卷──左┘

逼│陵│1明│诞1醒2堪│慢1渗│5乒99炒9│挪1姨3鹅│夜1敏│5滚99金8│璃16饭8.毁1.扮1.党21茂│i省│宋│果16勇8.献1.询1.反22邮

奉│致├─股┼─傻─┼罩──艺┼─蓝─┼粪──吹┼─休─┼虽──使┼─非──热──国┼─钱┤│泊┌─指──司──赌┐

挖│抓│2魔│栏1娘4娃│爸1床│5赔99子5│外1芳7炸│宿1艺│5撇99宜4│赌16华8.么1.灯1.明22秒│i愁│绣││条C愁li填ne载t伏2捐│

镇│烦├─损┼─于─┼杰──盆┼─铸─┼菜──仍┼─牛─┼爪──忙┼─淋──仍──休┼─拳┤│更├─参─┬算──堪┤

燃└→炉┤3婚│迫0/挥22架│0叙/1皂│制59柴91询│0拆/2鞭3│婶0/至1肿│5多99穗0│南16溉8.问1.棚1.顽71搜│i绝││链│5月99兔5│嫩59离94骂│

角└─触┴─回─┼直──饥┴┬冈─┴情──辫┼─敞─┴奔┬─蹈┴─胃──特──短┴─贿┘│翻──悲┴─驼─┘饥

沙⑤笛:(堂22傍,1模)↑环│须↑暑↓耳⑥玻:(软59编90吼,1谢68寿.1严.1貌.7擦1)陡│都16钞8.咸1.睁1.乓71润

处│务│左│班└─职──时──郊┐坚│┌寻──咳──掘─┐泉

艇│匠│稠│娘⑧施:(运23菠,1横)露┌─另─┴挽┬─捷┐侧└┤评C束li守en陪t启3揭│

炎│级│效└─乌──防──衣─┤规│柜13臣│层├─编─┬枪──询┤

躲│恩↓扭③坟:(粗59串91棒,1杆68议.1岸.1初.7帆1)君│岗通信键├扎─┤例│桶59仙91洒│5誉99热0│宁

介│┌昆──舱┴┬蜘─┐陈│城子进喘程│驴17补│束└┬歇─┴竭─┬私┘

押└┤铁│毁12替│馋│t陷cp糕_s纳2├教─┤沾│脾L头2↑倍⑦散

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福│子仗进程展│1辩4│盈└托──昌─┴盾─┘喂│附

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附└─辛──鲜──剥──迁──截──颂──氧─┘蚀L输2'枪└─淡──叨─┘篮└─活──劈──蒜──辱──倘─┘奥瞒图3衫消提息在脑服务藏器和裳客户搂机内泥传送晒的过馒程僚消息珠队列现与共赏享内厉存捧娇在平运行唉服务筋器通辆信软盒件之尾前应葵先创三建共组享内知存和煌消息蔑队列他，创辛建共纯享内支存的趁方法臭见文渗献[艳3]抗。本炸文共嘱用到辱四个戒共享盈内存钱操作幻函数概:s秘hm裂_l龙og多in慈(c记po婆rt厅1,魂cp勾or颂t2挖,c价li突en送t_授ad泄dr灰)在仪共享糠内存艰中申鲜请一桂条记团录将摆三个荒参数关登记些其中窗,并院将f散la貌g标芳志设价为'餐i'酱表示桂已经者占用芳，同使时根灵据记柄录的副位置纪赋值韵给记诞录编陶号i银d。纵sh驶m_骑lo茄go染ut宋(i支d)逗将共堆享内涨存中俩第i耳d条咱记录今删除哈，并退将后每面的闻记录碎前