多进程通信

进程通信方式

管道：

消息队列

信号

共享内存

信号量

套接字socket

多进程通信的优化

将socket通信的客户端以及服务端进行封装，让代码更清晰高效

解决了僵尸进程的问题，防止子进程占用过多的内存资源

关闭多余的socket，防止系统打开的文件描述符过多：ulimit -a

程序退出资源的释放，利用exit(0)退出程序，调用析构函数，释放资源

多进程服务进程的运行日志，多进程日志文件不能切换。一般分开写日志

gdb对多进程进行调试。

增加业务代码：实现登录用户与密码验证

服务端程序

#include "../_freecplus.h"CTcpServer TcpServer; // 创建服务端对象。 CLogFile logfile; // 程序退出时调用的函数void FathEXIT(int sig);void ChldEXIT(int sig); // 父进程退出时调用的函数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);//父进程退出，子进程也全部退出printf("父进程退出\n");exit(0);}void ChldEXIT(int sig) {if(sig>0){signal(sig,SIG_IGN);signal(SIGINT,SIG_IGN);signal(SIGTERM,SIG_IGN);}printf("子进程退出\n");exit(0); }int main(int argc,char *argv[]) {//关闭全部的信号logfile.Open("/tmp/log/demo1.log","a+");for(int i=0;i<100;i++){signal(i,SIG_IGN);}//设置信号，在shell下可用kill+进程号正常终止进程signal(SIGINT,FathEXIT);signal(SIGTERM,FathEXIT);signal(SIGCHLD,SIG_IGN);//忽略子进程退出的信号，避免产生僵尸进程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) // 等待客户端连接。{printf("TcpServer.Accept() failed.\n"); return -1;}//printf("客户端(%s)已连接。\n",TcpServer.GetIP());logfile.Write("客户端（%s)已经连接。\n",TcpServer.GetIP()); if(fork()>0) {TcpServer.CloseClient();//父进程关闭多余的客户端连接上来的socketcontinue; }TcpServer.CloseListen();//子进程关闭监听的socket char strbuffer[1024]; // 存放数据的缓冲区。signal(SIGINT,ChldEXIT);signal(SIGTERM,ChldEXIT);while (true){memset(strbuffer,0,sizeof(strbuffer));if (TcpServer.Read(strbuffer,300)==false) break; // 接收客户端发过来的请求报文。//printf("接收：%s\n",strbuffer);logfile.Write("接收：%s\n",strbuffer);strcat(strbuffer,"ok"); // 在客户端的报文后加上"ok"。//printf("发送：%s\n",strbuffer);logfile.Write("发送：%s\n",strbuffer);if (TcpServer.Write(strbuffer)==false) break; // 向客户端回应报文。}//printf("客户端已断开。\n"); // 程序直接退出，析构函数会释放资源。logfile.Write("客户端已经断开。\n");exit(0); } }

客户端程序

#include "../_freecplus.h"int main(int argc,char *argv[]) {CTcpClient TcpClient; // 创建客户端的对象。if (TcpClient.ConnectToServer("192.168.74.10",5005)==false) // 向服务端发起连接请求。{printf("TcpClient.ConnectToServer(\"172.16.0.15\",5858) failed.\n"); return -1;}char strbuffer[1024]; // 存放数据的缓冲区。printf("pid=%d\n",getpid());for (int ii=0;ii<20;ii++) // 利用循环，与服务端进行5次交互。{memset(strbuffer,0,sizeof(strbuffer));snprintf(strbuffer,50,"pid=%d:这是第%d个超级女生，编号%03d。",getpid(),ii+1,ii+1);printf("发送：%s\n",strbuffer);if (TcpClient.Write(strbuffer)==false) break; // 向服务端发送请求报文。memset(strbuffer,0,sizeof(strbuffer));if (TcpClient.Read(strbuffer,20)==false) break; // 接收服务端的回应报文。printf("接收：%s\n",strbuffer);sleep(1);}// 程序直接退出，析构函数会释放资源。 }

运行窗口

服务端后台运行

客户端发起连接

查看服务端运行的进程，无僵尸进程的产生

查看服务端的打印日志，日志正常打印输出

杀死父进程

业务代码
服务端业务主体代码

while (true){memset(strrecvbuffer,0,sizeof(strrecvbuffer));memset(strsendbuffer,0,sizeof(strsendbuffer));if (TcpServer.Read(strrecvbuffer,30)==false) break; // 接收客户端发过来的请求报文。logfile.Write("接收：%s\n",strrecvbuffer);// 处理业务的主函数。if (_main(strrecvbuffer,strsendbuffer)==false) ChldEXIT(-1);logfile.Write("发送：%s\n",strsendbuffer);if (TcpServer.Write(strsendbuffer)==false) break; // 向客户端回应报文。}bool _main(const char *strrecvbuffer,char *strsendbuffer) // 处理业务的主函数。 {int ibizcode=-1;GetXMLBuffer(strrecvbuffer,"bizcode",&ibizcode);switch (ibizcode){case 0: // 心跳biz000(strrecvbuffer,strsendbuffer); break;case 1: // 身份验证。biz001(strrecvbuffer,strsendbuffer); break;case 2: // 查询余额。biz002(strrecvbuffer,strsendbuffer); break;default:logfile.Write("非法报文：%s\n",strrecvbuffer); return false;}return true; }// 身份验证业务处理函数。 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>用户名或密码不正确。</message>");return true; }

客户端主体代码

while(1){if(biz001()==false);break;} // 身份验证。 bool biz001() {char strbuffer[1024]; // 存放数据的缓冲区。memset(strbuffer,0,sizeof(strbuffer)); char name[10]; memset(name,0,sizeof(name)); char password[10]; memset(password,0,sizeof(password)); printf("请输入用户名:"); scanf("%s",name); printf("请输入密码:"); scanf("%s",password);snprintf(strbuffer,1000,"<bizcode>1</bizcode><username>%s</username><password>%s</password>",name,password);printf("发送：%s\n",strbuffer);if (TcpClient.Write(strbuffer)==false) return false; // 向服务端发送请求报文。memset(strbuffer,0,sizeof(strbuffer));if (TcpClient.Read(strbuffer,20)==false) return false; // 接收服务端的回应报文。printf("接收：%s\n",strbuffer);int iretcode=-1;GetXMLBuffer(strbuffer,"retcode",&iretcode);if (iretcode==0) { printf("身份验证成功。\n"); return true; }printf("身份验证失败。\n");return false; }

多线程通信

多线程服务程序退出

思路

在主进程中设置程序退出的信号2 和15的信号处理函数

在信号处理函数中取消主进程的监听，设置全部的线程取消

在线程处理函数中首先注册线程清理函数，将线程设置为分离，将取消类型设置为（立即取消、延迟取消），并且最后执行线程清理函数（注册清理函数和执行函数成对出现）

编写清理函数，将线程连接的socket关闭

需要注意的点：收到2,15信号，执行信号函数取消同样会调用线程清理函数，我这里usleep(200),即可发现这个问题

服务端代码

#include "../_freecplus.h" void* pthmain(void* arg); void mainexit(int sig); vector<pthread_t>vpthid; CTcpServer TcpServer; // 创建服务端对象。 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) // 等待客户端连接。{ printf("TcpServer.Accept() failed.\n"); return -1;}printf("客户端(%s)已连接。\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信号处理函数 void mainexit(int sig) {printf("mainexit begin.\n");TcpServer.CloseListen();//关闭监听的socketfor(int i=0;i<vpthid.size();i++){printf("cancel %ld\n",vpthid[i]);pthread_cancel(vpthid[i]);//取消全部的线程}printf("mainexit end.\n");usleep(20);exit(0); } //设置线程清理函数 void pthmainexit(void* arg) {printf("线程清理函数开始。\n");close((int)(long)arg);//关闭线程连接的socket for(int i=0;i<vpthid.size();i++){if(vpthid[i]==pthread_self()){vpthid.erase(vpthid.begin()+i);}}printf("线程清理函数结束.\n"); } void* pthmain(void* arg) {pthread_cleanup_push(pthmainexit,arg);//注册线程清理函数pthread_detach(pthread_self());pthread_setcanceltype(PTHREAD_CANCEL_DISABLE,NULL);int sockfd=(int)(long)(arg);while (true){char strbuffer[1024]; // 存放数据的缓冲区。int buflen=0;memset(strbuffer,0,sizeof(strbuffer));if (TcpRead(sockfd,strbuffer,&buflen,300)==false) break; // 接收客户端发过来的请求报文。printf("接收：%s\n",strbuffer);strcat(strbuffer,"ok"); // 在客户端的报文后加上"ok"。printf("发送：%s\n",strbuffer);if (TcpWrite(sockfd,strbuffer,buflen)==false) break; // 向客户端回应报文。}printf("客户端已断开。\n");pthread_cleanup_pop(1);//执行线程清理函数 }

运行窗口

性能测试

服务端并发量测试

• 实验环境：两台独立的虚拟机，客户端给服务端只发送心跳报文，测试1000台客户端连接服务端后，服务端均为多进程，查看服务端内存和cpu的变化情况
  实验前
  cpu的运行情况：
  
  内存的消耗情况：
  
  实验后
  服务端运行的进程数
  
  cpu的运行情况：
  
  内存的消耗情况：
  

服务端业务性能测试

• 实验环境：两台独立的虚拟机，客户端给服务端只发送心跳报文，测试100台客户端同时连接服务端后，服务端均为多进程，查看服务端cpu的变化情况，以及每秒接受的信息量。
  == 客户端业务==

for (int ii=0;ii<2000;ii++){if (biz000()==false) break;usleep(10000);} bool biz000() // 发送心跳报文。 {char strbuffer[1024]; // 存放数据的缓冲区。memset(strbuffer,0,sizeof(strbuffer));snprintf(strbuffer,1000,"<bizcode>0</bizcode>");//printf("发送：%s\n",strbuffer);if (TcpClient.Write(strbuffer)==false) return false; // 向服务端发送请求报文。memset(strbuffer,0,sizeof(strbuffer));if (TcpClient.Read(strbuffer,20)==false) return false; // 接收服务端的回应报文。//printf("接收：%s\n",strbuffer);return true; }

服务端消耗内存
之前：

之后：

结论：消耗内存大概为16M
服务端cpu情况：

服务端每秒接收的数据量：

多进程/多线程服务端性能

多线程：
内存消耗对比：
之前：

之后：

cpu消耗情况：

多线程1s处理报文的数量：

结论：1.连接相同客户端，处理相同的业务，多线程消耗内存为7M，多进程为16M
2.多进程cpu剩余30%，多进程剩余20%
3.多进程和多线程1s处理的报文数基本相同，都为8000多。

客户端业务响应时间

环境：两台centos7局域网上客户端在不同阶段的测试响应时间
1.客户端
2.客户端给服务端发送心跳报文，此时服务端闲时，计算从发送到接受的耗时

3.客户端给服务端发送心跳报文，此时服务端忙时，计算从发送到接受的耗时

总结

以上是生活随笔为你收集整理的socket网络通信实现与优化的全部内容，希望文章能够帮你解决所遇到的问题。

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