多线程服务器在一个线程中处理多个客户端

Multi-threaded Server handling multiple clients in one thread

本文关键字：线程 处理 客户端 一个 服务器 多线程      更新时间：2023-10-16

我想使用C++11和标准的linux C-Librarys创建一个多线程套接字服务器。

最简单的方法是为每个传入连接打开一个新线程，但必须有其他方法，因为Apache没有这样做。据我所知，Apache在一个线程中处理多个连接。如何实现这样一个系统？

我想创建一个线程，始终侦听新客户端，并将这个新客户端分配给一个线程。但是，如果所有线程当前都超过了一个"select（）"，并且有无限的超时，并且已经分配的客户端都没有做任何事情，那么客户端可能需要一段时间才能可用。

因此，"select（）"需要超时。将超时设置为0.5毫秒会很好，但我想工作量可能会增加太多，不是吗？

你们中有人能告诉我，你们将如何实现这样一个系统，为每个线程处理多个客户端吗？附言：希望我的英语足够好，你能理解我的意思；）

将多个请求复用到单个线程上的标准方法是使用Reactor模式。一个中心对象（通常称为SelectServer、SocketServer或IOService）监视运行请求的所有套接字，并在套接字准备好继续读取或写入时发出回调。

正如其他人所说，滚动自己的可能是个坏主意。处理超时、错误和跨平台兼容性（例如，用于linux的epoll、用于bsd的kqueue、用于windows的iocp）是很棘手的。对生产系统使用boost:：asio或libevent。

这里有一个框架SelectServer（编译但未测试），可以给你一个想法：

#include <sys/select.h>
#include <functional>
#include <map>
class SelectServer {
 public:
  enum ReadyType {
    READABLE = 0,
    WRITABLE = 1
  };
  void CallWhenReady(ReadyType type, int fd, std::function<void()> closure) {
    SocketHolder holder;
    holder.fd = fd;
    holder.type = type;
    holder.closure = closure;
    socket_map_[fd] = holder;
  }
  void Run() {
    fd_set read_fds;
    fd_set write_fds;
    while (1) {
      if (socket_map_.empty()) break;
      int max_fd = -1;
      FD_ZERO(&read_fds);
      FD_ZERO(&write_fds);
      for (const auto& pr : socket_map_) {
        if (pr.second.type == READABLE) {
          FD_SET(pr.second.fd, &read_fds);
        } else {
          FD_SET(pr.second.fd, &write_fds);
        }
        if (pr.second.fd > max_fd) max_fd = pr.second.fd;
      }
      int ret_val = select(max_fd + 1, &read_fds, &write_fds, 0, 0);
      if (ret_val <= 0) {
        // TODO: Handle error.
        break;
      } else {
        for (auto it = socket_map_.begin(); it != socket_map_.end(); ) {
          if (FD_ISSET(it->first, &read_fds) ||
              FD_ISSET(it->first, &write_fds)) {
            it->second.closure();
            socket_map_.erase(it++);
          } else {
            ++it;
          }
        }
      }
    }
  }
 private:
  struct SocketHolder {
    int fd;
    ReadyType type;
    std::function<void()> closure;
  };
  std::map<int, SocketHolder> socket_map_;
};

首先，看看使用poll()而不是select()：当从不同线程使用大量文件描述符时，效果会更好。

为了让当前在I/O中等待的线程摆脱等待，我知道两种方法：

  1. 您可以使用pthread_kill()向线程发送合适的信号。对poll()的调用失败，并且errno被设置为EINTR
  2. 一些系统允许从线程控制设备获得文件描述符。当线程控制设备被发信号时，CCD_ 7将相应的文件描述符用于输入成功。请参阅，例如，我们可以获得信号量或条件变量的文件描述符吗

这不是一项琐碎的任务。

为了实现这一点，您需要维护所有打开的套接字（服务器套接字和到当前客户端的套接字）的列表。然后使用select（）函数，可以为其提供套接字列表（文件描述符）。如果参数正确，select（）将等待，直到其中一个套接字上发生任何事件。

然后，您必须找到导致select（）退出并处理事件的套接字。对于服务器套接字，它可以是一个新的客户端。对于客户端套接字，可以是请求、终止通知等。

关于您在问题中所说的内容，我认为您对选择（）API的理解不是很好。在不同的线程中同时调用select（）是可以的，只要它们不在同一个套接字上等待。然后，如果客户端什么都不做，也不会阻止服务器select（）工作并接受新客户端。

如果你想在客户端什么都不做的情况下也能做一些事情，你只需要给select（）一个超时。例如，您可能有一个计时器来向客户端发送定期信息。然后，您给select一个与第一个要过期的计时器相对应的超时，并在select（）返回时处理过期的计时器（以及任何其他并发事件）。

我建议您长时间阅读选择手册页。

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