多進程通信

進程通信方式

管道：

消息隊列

信號

共享內存

信號量

套接字socket

多進程通信的優化

將socket通信的客戶端以及服務端進行封裝，讓代碼更清晰高效

解決了僵尸進程的問題，防止子進程占用過多的內存資源

關閉多余的socket，防止系統打開的文件描述符過多：ulimit -a

程序退出資源的釋放，利用exit(0)退出程序，調用析構函數，釋放資源

多進程服務進程的運行日志，多進程日志文件不能切換。一般分開寫日志

gdb對多進程進行調試。

增加業務代碼：實現登錄用戶與密碼驗證

服務端程序

#include "../_freecplus.h"CTcpServer TcpServer; // 創建服務端對象。 CLogFile logfile; // 程序退出時調用的函數void FathEXIT(int sig);void ChldEXIT(int sig); // 父進程退出時調用的函數void FathEXIT(int sig){if(sig>0){signal(sig,SIG_IGN);signal(SIGINT,SIG_IGN);signal(SIGTERM,SIG_IGN);printf("catch the signal %d\n",sig);}kill(0,15);//父進程退出，子進程也全部退出printf("父進程退出\n");exit(0);}void ChldEXIT(int sig) {if(sig>0){signal(sig,SIG_IGN);signal(SIGINT,SIG_IGN);signal(SIGTERM,SIG_IGN);}printf("子進程退出\n");exit(0); }int main(int argc,char *argv[]) {//關閉全部的信號logfile.Open("/tmp/log/demo1.log","a+");for(int i=0;i<100;i++){signal(i,SIG_IGN);}//設置信號，在shell下可用kill+進程號正常終止進程signal(SIGINT,FathEXIT);signal(SIGTERM,FathEXIT);signal(SIGCHLD,SIG_IGN);//忽略子進程退出的信號，避免產生僵尸進程if (TcpServer.InitServer(5005)==false) // 初始化TcpServer的通信端口。{// printf("TcpServer.InitServer(5005) failed.\n"); return -1;logfile.Write("TcpServer.InitServer(5005) failed.\n");return -1;} while(true) {if (TcpServer.Accept()==false) // 等待客戶端連接。{printf("TcpServer.Accept() failed.\n"); return -1;}//printf("客戶端(%s)已連接。\n",TcpServer.GetIP());logfile.Write("客戶端（%s)已經連接。\n",TcpServer.GetIP()); if(fork()>0) {TcpServer.CloseClient();//父進程關閉多余的客戶端連接上來的socketcontinue; }TcpServer.CloseListen();//子進程關閉監聽的socket char strbuffer[1024]; // 存放數據的緩沖區。signal(SIGINT,ChldEXIT);signal(SIGTERM,ChldEXIT);while (true){memset(strbuffer,0,sizeof(strbuffer));if (TcpServer.Read(strbuffer,300)==false) break; // 接收客戶端發過來的請求報文。//printf("接收：%s\n",strbuffer);logfile.Write("接收：%s\n",strbuffer);strcat(strbuffer,"ok"); // 在客戶端的報文后加上"ok"。//printf("發送：%s\n",strbuffer);logfile.Write("發送：%s\n",strbuffer);if (TcpServer.Write(strbuffer)==false) break; // 向客戶端回應報文。}//printf("客戶端已斷開。\n"); // 程序直接退出，析構函數會釋放資源。logfile.Write("客戶端已經斷開。\n");exit(0); } }

客戶端程序

#include "../_freecplus.h"int main(int argc,char *argv[]) {CTcpClient TcpClient; // 創建客戶端的對象。if (TcpClient.ConnectToServer("192.168.74.10",5005)==false) // 向服務端發起連接請求。{printf("TcpClient.ConnectToServer(\"172.16.0.15\",5858) failed.\n"); return -1;}char strbuffer[1024]; // 存放數據的緩沖區。printf("pid=%d\n",getpid());for (int ii=0;ii<20;ii++) // 利用循環，與服務端進行5次交互。{memset(strbuffer,0,sizeof(strbuffer));snprintf(strbuffer,50,"pid=%d:這是第%d個超級女生，編號%03d。",getpid(),ii+1,ii+1);printf("發送：%s\n",strbuffer);if (TcpClient.Write(strbuffer)==false) break; // 向服務端發送請求報文。memset(strbuffer,0,sizeof(strbuffer));if (TcpClient.Read(strbuffer,20)==false) break; // 接收服務端的回應報文。printf("接收：%s\n",strbuffer);sleep(1);}// 程序直接退出，析構函數會釋放資源。 }

運行窗口

服務端后臺運行

客戶端發起連接

查看服務端運行的進程，無僵尸進程的產生

查看服務端的打印日志，日志正常打印輸出

殺死父進程

業務代碼
服務端業務主體代碼

while (true){memset(strrecvbuffer,0,sizeof(strrecvbuffer));memset(strsendbuffer,0,sizeof(strsendbuffer));if (TcpServer.Read(strrecvbuffer,30)==false) break; // 接收客戶端發過來的請求報文。logfile.Write("接收：%s\n",strrecvbuffer);// 處理業務的主函數。if (_main(strrecvbuffer,strsendbuffer)==false) ChldEXIT(-1);logfile.Write("發送：%s\n",strsendbuffer);if (TcpServer.Write(strsendbuffer)==false) break; // 向客戶端回應報文。}bool _main(const char *strrecvbuffer,char *strsendbuffer) // 處理業務的主函數。 {int ibizcode=-1;GetXMLBuffer(strrecvbuffer,"bizcode",&ibizcode);switch (ibizcode){case 0: // 心跳biz000(strrecvbuffer,strsendbuffer); break;case 1: // 身份驗證。biz001(strrecvbuffer,strsendbuffer); break;case 2: // 查詢余額。biz002(strrecvbuffer,strsendbuffer); break;default:logfile.Write("非法報文：%s\n",strrecvbuffer); return false;}return true; }// 身份驗證業務處理函數。 bool biz001(const char *strrecvbuffer,char *strsendbuffer) {char username[51],password[51];memset(username,0,sizeof(username));memset(password,0,sizeof(password));GetXMLBuffer(strrecvbuffer,"username",username,50);GetXMLBuffer(strrecvbuffer,"password",password,50);if ( (strcmp(username,"wwc")==0) && (strcmp(password,"19960207")==0) )sprintf(strsendbuffer,"<retcode>0</retcode><message>成功。</message>");elsesprintf(strsendbuffer,"<retcode>-1</retcode><message>用戶名或密碼不正確。</message>");return true; }

客戶端主體代碼

while(1){if(biz001()==false);break;} // 身份驗證。 bool biz001() {char strbuffer[1024]; // 存放數據的緩沖區。memset(strbuffer,0,sizeof(strbuffer)); char name[10]; memset(name,0,sizeof(name)); char password[10]; memset(password,0,sizeof(password)); printf("請輸入用戶名:"); scanf("%s",name); printf("請輸入密碼:"); scanf("%s",password);snprintf(strbuffer,1000,"<bizcode>1</bizcode><username>%s</username><password>%s</password>",name,password);printf("發送：%s\n",strbuffer);if (TcpClient.Write(strbuffer)==false) return false; // 向服務端發送請求報文。memset(strbuffer,0,sizeof(strbuffer));if (TcpClient.Read(strbuffer,20)==false) return false; // 接收服務端的回應報文。printf("接收：%s\n",strbuffer);int iretcode=-1;GetXMLBuffer(strbuffer,"retcode",&iretcode);if (iretcode==0) { printf("身份驗證成功。\n"); return true; }printf("身份驗證失敗。\n");return false; }

多線程通信

多線程服務程序退出

思路

在主進程中設置程序退出的信號2 和15的信號處理函數

在信號處理函數中取消主進程的監聽，設置全部的線程取消

在線程處理函數中首先注冊線程清理函數，將線程設置為分離，將取消類型設置為（立即取消、延遲取消），并且最后執行線程清理函數（注冊清理函數和執行函數成對出現）

編寫清理函數，將線程連接的socket關閉

需要注意的點：收到2,15信號，執行信號函數取消同樣會調用線程清理函數，我這里usleep(200),即可發現這個問題

服務端代碼

#include "../_freecplus.h" void* pthmain(void* arg); void mainexit(int sig); vector<pthread_t>vpthid; CTcpServer TcpServer; // 創建服務端對象。 int main(int argc,char *argv[]) { signal(2,mainexit);signal(5,mainexit); if (TcpServer.InitServer(5005)==false) // 初始化TcpServer的通信端口。{ printf("TcpServer.InitServer(5858) failed.\n"); return -1;}while(true){ if (TcpServer.Accept()==false) // 等待客戶端連接。{ printf("TcpServer.Accept() failed.\n"); return -1;}printf("客戶端(%s)已連接。\n",TcpServer.GetIP());pthread_t pthid1;if(pthread_create(&pthid1,NULL,pthmain,(void*)(long)TcpServer.m_connfd)!=0){printf("creat pthid1 fail\n");return -1;}vpthid.push_back(pthid1);}return 0; } //2,15信號處理函數 void mainexit(int sig) {printf("mainexit begin.\n");TcpServer.CloseListen();//關閉監聽的socketfor(int i=0;i<vpthid.size();i++){printf("cancel %ld\n",vpthid[i]);pthread_cancel(vpthid[i]);//取消全部的線程}printf("mainexit end.\n");usleep(20);exit(0); } //設置線程清理函數 void pthmainexit(void* arg) {printf("線程清理函數開始。\n");close((int)(long)arg);//關閉線程連接的socket for(int i=0;i<vpthid.size();i++){if(vpthid[i]==pthread_self()){vpthid.erase(vpthid.begin()+i);}}printf("線程清理函數結束.\n"); } void* pthmain(void* arg) {pthread_cleanup_push(pthmainexit,arg);//注冊線程清理函數pthread_detach(pthread_self());pthread_setcanceltype(PTHREAD_CANCEL_DISABLE,NULL);int sockfd=(int)(long)(arg);while (true){char strbuffer[1024]; // 存放數據的緩沖區。int buflen=0;memset(strbuffer,0,sizeof(strbuffer));if (TcpRead(sockfd,strbuffer,&buflen,300)==false) break; // 接收客戶端發過來的請求報文。printf("接收：%s\n",strbuffer);strcat(strbuffer,"ok"); // 在客戶端的報文后加上"ok"。printf("發送：%s\n",strbuffer);if (TcpWrite(sockfd,strbuffer,buflen)==false) break; // 向客戶端回應報文。}printf("客戶端已斷開。\n");pthread_cleanup_pop(1);//執行線程清理函數 }

運行窗口

性能測試

服務端并發量測試

• 實驗環境：兩臺獨立的虛擬機，客戶端給服務端只發送心跳報文，測試1000臺客戶端連接服務端后，服務端均為多進程，查看服務端內存和cpu的變化情況
  實驗前
  cpu的運行情況：
  
  內存的消耗情況：
  
  實驗后
  服務端運行的進程數
  
  cpu的運行情況：
  
  內存的消耗情況：
  

服務端業務性能測試

• 實驗環境：兩臺獨立的虛擬機，客戶端給服務端只發送心跳報文，測試100臺客戶端同時連接服務端后，服務端均為多進程，查看服務端cpu的變化情況，以及每秒接受的信息量。
  == 客戶端業務==

for (int ii=0;ii<2000;ii++){if (biz000()==false) break;usleep(10000);} bool biz000() // 發送心跳報文。 {char strbuffer[1024]; // 存放數據的緩沖區。memset(strbuffer,0,sizeof(strbuffer));snprintf(strbuffer,1000,"<bizcode>0</bizcode>");//printf("發送：%s\n",strbuffer);if (TcpClient.Write(strbuffer)==false) return false; // 向服務端發送請求報文。memset(strbuffer,0,sizeof(strbuffer));if (TcpClient.Read(strbuffer,20)==false) return false; // 接收服務端的回應報文。//printf("接收：%s\n",strbuffer);return true; }

服務端消耗內存
之前：

之后：

結論：消耗內存大概為16M
服務端cpu情況：

服務端每秒接收的數據量：

多進程/多線程服務端性能

多線程：
內存消耗對比：
之前：

之后：

cpu消耗情況：

多線程1s處理報文的數量：

結論：1.連接相同客戶端，處理相同的業務，多線程消耗內存為7M，多進程為16M
2.多進程cpu剩余30%，多進程剩余20%
3.多進程和多線程1s處理的報文數基本相同，都為8000多。

客戶端業務響應時間

環境：兩臺centos7局域網上客戶端在不同階段的測試響應時間
1.客戶端
2.客戶端給服務端發送心跳報文，此時服務端閑時，計算從發送到接受的耗時

3.客戶端給服務端發送心跳報文，此時服務端忙時，計算從發送到接受的耗時

總結

以上是生活随笔為你收集整理的socket网络通信实现与优化的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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