Question

我试图了解套接字编程和处理多个连接时的不同做法。特别是当服务器需要为多个客户端提供服务时。

我看过一些代码示例;有些人使用fd_set而其他人使用fork()系统调用。

粗略地说：

FD_SET

//Variables
fd_set fds, readfds;

//bind(...)
//listen(...)
FD_ZERO(&fds);
FD_SET(request_socket, &fds);

while(1) {
    readfds = fds;
    if (select (FD_SETSIZE, &readfds, NULL, NULL, NULL) < 0)
        //Something went wrong

    //Service all sockets with input pending
    for(i = 0; i < FD_SETSIZE; i++) {
        if (FD_ISSET (i, &readfds)) {
            if (i == request_socket) {
               /* Connection request on original socket. */
               int new;
               size = sizeof (clientname);
               new = accept (request_socket, (struct sockaddr *) &clientname, &size);
                if (new < 0)
                    //Error

                fprintf (stderr, "Server: connect from host %s, port %hd.\n", inet_ntoa (clientname.sin_addr), ntohs (clientname.sin_port));
                FD_SET (new, &fds);
          }
          else {
              /* Data arriving on an already-connected socket. */
              if (read_from_client (i) < 0) {  //handles queries
                  close (i);
                  FD_CLR (i, &fds);
              }
          }//end else

fork()

//bind()
//listen()

while(1) {
    //Connection establishment
    new_socket = accept(request_socket, (struct sockaddr *) &clientaddr, &client_addr_length);

    if(new_socket < 0) {
        error("Error on accepting");
    }

    if((pid = fork()) < 0) {
        error("Error on fork");
    }
    if((pid = fork()) == 0) {
        close(request_socket);
        read_from_client(new_socket);
        close(new_socket);
        exit(0);
    }
    else {
        close(new_socket);
    }
}

我的问题是：两种做法（fd_set和fork）之间的差异是什么？一个比另一个更合适吗？

Answer 1

您可以根据从客户端收到连接后必须执行的IO操作的性质，在两种方法之一select()或fork()之间进行选择。

需要注意的是，许多IO系统调用都是阻塞的。虽然某个客户端的IO上的程序被阻止（例如，需要连接到数据库，读取磁盘上的文件等的请求），但它无法满足其他客户端的请求。如果使用fork()创建新流程，则每个流程都可以独立阻止，而不会阻碍其他连接的进度。虽然为每个客户启动流程似乎有效，但多个流程更难协调，并消耗更多资源。没有正确或错误的方法，这完全取决于权衡。

您可以阅读“事件与线程”以了解要考虑的各种权衡：请参阅：Event Loop vs Multithread blocking IO

select()系统调用方法（您称之为FD_SET方法）也称为轮询。使用此过程，进程可以一次等待多个文件描述符事件，在那里休眠，并在FD_SET中指定的文件描述符之一上出现活动时被唤醒。您可以阅读手册页以选择详细信息（man 2 select）。一旦新数据到达任何感兴趣的套接字，这将允许服务器进程逐位读取多个客户端（但仍然是一次）。尝试在没有可用数据的套接字上调用read()会阻止 - select只是确保您只对那些有数据的人执行此操作。它通常在一个循环中调用，以便进程返回下一个工作。以该样式编写程序通常会强制一个人迭代地处理请求，并且要小心，因为你想避免在单个进程中阻塞。

fork()（man 2 fork）创建子进程。子进程是使用父进程中打开的文件描述符的副本创建的，这解释了系统调用返回时的所有fd-closing业务。一旦你有一个子进程来处理客户端的套接字，那么你可以用阻塞调用编写简单的线性代码而不影响其他连接（因为那些将由服务器的其他子进程并行处理）。

Answer 2

这两种做法的主要区别在于用于处理多个连接的进程数。使用select，单个进程（实际上是单个线程）可以处理来自多个客户端的并发连接。当我们使用基于fork的方法时，会为每个新连接创建一个新进程。因此，如果有N个并发客户端连接，则将有N个进程来处理这些连接。

当我们使用select时，我们不需要担心共享内存或同步，因为一切都在同一执行线程中发生。

另一方面，当我们使用select时，我们需要在编码时更加小心，因为同一个执行线程将处理多个客户端。在基于fork的方法中，子进程必须只处理一个客户端，因此它往往更容易实现。

当我们使用基于fork的方法时，由于创建了更多进程，我们最终会使用更多的系统资源。

方法的选择取决于应用程序 - 预期的连接数，连接的性质（持续或持续时间短），是否需要在连接处理程序之间共享数据等。

套接字编程 - 多个连接：分叉还是FD_SET？

2 个答案: