TCP/IP網(wǎng)絡(luò )重復型服務(wù)器通信軟件設計
摘要:本文介紹一種新型的基于消息隊列的重復型服務(wù)器通信軟件的設計方法,不同于并發(fā)型服務(wù)器和一般的重復型服務(wù)器通信軟件，這種新的軟件具有生成的子進(jìn)程數少的優(yōu)點(diǎn)，并且容易對客戶(hù)機與服務(wù)器的連接進(jìn)行管理，適用于客戶(hù)機數量較多和隨機數據通信的情況，能夠有效地提高服務(wù)器的運行效率。
關(guān)鍵詞:TCP/IP網(wǎng)絡(luò ) 重復型服務(wù)器通信軟件 套接字 連接 共享內存 消息隊列
并發(fā)服務(wù)器與重復服務(wù)器的區別
一般TCP/IP服務(wù)器通信軟件都是并發(fā)型的，即是由一個(gè)守護進(jìn)程負責監聽(tīng)客戶(hù)機的連接請求，然后再由守護進(jìn)程生成一個(gè)或多個(gè)子進(jìn)程與客戶(hù)機具體建立連接以完成通信，其缺點(diǎn)是隨著(zhù)連接的客戶(hù)機數量的增多，生成的通信子進(jìn)程數量會(huì )越來(lái)越多，在客戶(hù)機數量較多的應用場(chǎng)合勢必影響服務(wù)器的運行效率。一般的重復服務(wù)器指的是服務(wù)器在接收客戶(hù)機的連接請求后即與之建立連接，然后要在處理完與客戶(hù)機的通信任務(wù)后才能再去接收另一客戶(hù)機的請求連接，其優(yōu)點(diǎn)是不必生成通信子進(jìn)程，缺點(diǎn)是客戶(hù)機在每次通信之前都要與服務(wù)器建立連接，開(kāi)銷(xiāo)過(guò)大，不能用于隨機的數據通信和繁忙的業(yè)務(wù)處理。
本文提出的新型的重復型服務(wù)器不同于一般的重復服務(wù)器，它摒棄了上述兩類(lèi)服務(wù)器的缺點(diǎn)綜合其優(yōu)點(diǎn)，該服務(wù)器通信軟件具有一般重復服務(wù)器的特征但又能處理客戶(hù)機的隨機訪(fǎng)問(wèn)，在客戶(hù)機數量多且業(yè)務(wù)繁忙的應用場(chǎng)合將發(fā)揮其優(yōu)勢。重復型服務(wù)器通信軟件只用三個(gè)進(jìn)程就可完成與所有客戶(hù)機建立連接，并始終保持這些連接。
重復型服務(wù)器通信軟件與客戶(hù)機建立連接的方法
基本思路
當第一臺客戶(hù)機向服務(wù)器請求連接時(shí)，服務(wù)器的守護進(jìn)程與之建立初始連接(L0)，客戶(hù)機利用L0向服務(wù)器發(fā)送兩個(gè)端口號，守護進(jìn)程將客戶(hù)機的IP地址和端口號登記在共享內存的記錄中，然后關(guān)閉L0。由守護進(jìn)程生成的兩個(gè)通信子進(jìn)程從共享內存中獲得客戶(hù)機IP地址及端口號后，分別向客戶(hù)機請求連接，建立一個(gè)從客戶(hù)機讀的連接(L1)和一個(gè)往客戶(hù)機寫(xiě)的連接(L2)，并將兩個(gè)連接的套接字的句柄記錄在共享內存中。當另一臺客戶(hù)機請求連接時(shí)，守護進(jìn)程不再生成通信子進(jìn)程，只是將客戶(hù)機IP地址和端口號同樣登記在共享內存中。通信子進(jìn)程在一個(gè)大循環(huán)中先查詢(xún)共享內存中是否有新的記錄，如果有則與這一臺客戶(hù)機建立連接，然后輪詢(xún)所有已建立的連接的讀套接字，查看是否有數據可讀，有則讀取數據，同時(shí)標明該數據是從共享內存中的哪條記錄上的讀套接字中獲得的，再由另一個(gè)通信子進(jìn)程根據這個(gè)記錄的編號從共享內存中獲得對應的寫(xiě)套接字，最后將結果數據往該套接字寫(xiě)往客戶(hù)機。
建立連接
�、� 服務(wù)器通信軟件的初始進(jìn)程首先建立公用端口上的套接字，并在該套接字上建立監聽(tīng)隊列，同時(shí)生成一個(gè)守護進(jìn)程(Daemon)tcp_s,然后初始進(jìn)程就退出運行。守護進(jìn)程在函數accept處堵塞住直到有客戶(hù)機的連接請求，一有連接請求即調用server函數處理，然后繼續循環(huán)等待另一臺客戶(hù)機的請求。因為T(mén)CP/IP在連接被拆除后為了避免出現重復連接的現象，一般是將連接放在過(guò)時(shí)連接表中，連接在拆除后若要避免處于TIME_WAIT狀態(tài)(過(guò)時(shí)連接)，可調用setsockopt設置套接字的linger延時(shí)標志，同時(shí)將延時(shí)時(shí)間設置為0。服務(wù)器在/etc/services文件中要登記一個(gè)全局公認的公用端口號:tcp_server 2000/tcp。
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struct servent *sp; struct sockaddr_in peeraddr_in,myaddr_in; linkf=0; sp=getservbyname("tcp_server","tcp"); ls=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0); /* 創(chuàng )建監聽(tīng)套接字 */ myaddr_in.sin_addr.s_addr=INADDR_ANY; myaddr_in.sin_port=sp->s_port; /* 公用端口號 */ bind(ls,&myaddr_in,sizeof(struct sockaddr_in)); listen(ls,5); qid3=msgget(MSGKEY3,0x1ff); /* 獲得消息隊列的標志號 */ qid4=msgget(MSGKEY4,0x1ff); signal(SIGCLD,SIG_IGN); /* 避免子進(jìn)程在退出后變?yōu)榻┧肋M(jìn)程 */ addrlen=sizeof(struct sockaddr_in); lingerlen=sizeof(struct linger); linger.l_onoff=1; linger.l_linger=0; setpgrp(); switch(fork()){ /* 生成Daemon */ case -1:exit(1); case 0: /* Daemon */ for(;;){ s=accept(ls,&peeraddr_in,&addrlen); setsockopt(s,SOL_SOCKET,SO_LINGER,&linger,lingerlen); server(); close(s); } default: fprintf(stderr,"初始進(jìn)程退出,由守護進(jìn)程監聽(tīng)客戶(hù)機的連接請求.\n"); } |
�、� 客戶(hù)機以這樣的形式運行通信程序tcp_c:tcp_c rhostname，rhostname為客戶(hù)機所要連接的服務(wù)器主機名�？蛻�(hù)機上的/etc/services文件中也要登記:tcp_server 2000/tcp，公用端口號2000要與服務(wù)器一樣。
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int qid1,qid2,s_c1,s_c2,cport1,cport2; struct servent *sp; struct hostent *hp; memset((char *)&myaddr_in,0,sizeof(struct sockaddr_in)); memset((char *)&peeraddr_in,0,sizeof(struct sockaddr_in)); addrlen=sizeof(struct sockaddr_in); sp=getservbyname("tcp_server","tcp"); hp=gethostbyname(argv[1]); /* 從/etc/hosts中獲取服務(wù)器的IP地址 */ qid1=msgget(MSGKEY1,0x1ff); qid2=msgget(MSGKEY2,0x1ff); cport1=6000; s=rresvport(&cport1); peeraddr_in.sin_family=hp->h_addrtype; bcopy(hp->h_addr_list[0],(caddr_t)&peeraddr_in.sin_addr,hp->h_length); peeraddr_in.sin_port=sp->s_port; connect(s,(struct sockaddr *)&peeraddr_in,sizeof(peeraddr_in)); cport1--; s_c1=rresvport(&cport1); cport2=cport1; s_c2=rresvport(&cport2); sprintf(cportstr,"%dx%d",cport1,cport2); write(s,cportstr,strlen(cportstr)+1); close(s); |
先給變量cport1置一個(gè)整數后調用rresvport函數,該函數先檢查端口號cport1是否已被占用，如果已被占用就減一再試，直到找到一個(gè)未用的端口號，然后生成一個(gè)套接字，將該套接字與端口號相聯(lián)形成客戶(hù)機端的半相關(guān),接下調用connect函數向服務(wù)器發(fā)出連接請求�？蛻�(hù)機在發(fā)出連接請求之前，已用函數gethostbyname和getservbyname獲得了服務(wù)器的IP地址及其公用端口號，這樣就形成了一個(gè)完整的相關(guān)，可建立起與服務(wù)器的初始連接。接下來(lái)再創(chuàng )建兩個(gè)套接字s_c1和s_c2，利用初始連接將客戶(hù)機的兩個(gè)套接字的端口號以字符串的形式發(fā)送給服務(wù)器，這時(shí)初始連接的任務(wù)已經(jīng)完成就可將其關(guān)閉。以上就完成了與服務(wù)器的初始連接，接下來(lái)客戶(hù)機等待服務(wù)器的兩次連接請求。
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