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并发程序的典型问题 Link to 并发程序的典型问题
我在shell lab中使用信号机制的混乱程度让我印象深刻,并发程序确实容易有各种bug.
- 竞争:结果与系统进程调度有关.
- 死锁:对某些系统资源的锁定引发永远的等待. 例如,主函数使用了
printf函数,取得了stdout的锁定.这时候被一个信号打断了,信号处理函数又使用printf函数往stdout打印内容,stdout被占用就会一直等待. - 活锁/饥饿/公平
并发服务器 Link to 并发服务器
我之前自学网络编程的时候,自己写过一个FTP并发服务器,所以现在对这些概念理解起来很容易hh. 创建并发服务器的方法:
- [[并发编程#基于进程|基于进程]]
- 内核自动调度逻辑流
- 每个逻辑流有私有地址空间
- 事件驱动
- 程序手动管理逻辑流
- 所有逻辑流共享地址空间
- I/O复用
- 基于线程
- 内核自动调度逻辑流
- 每个逻辑流共享地址空间
- 以上两种的结合
基于进程 Link to 基于进程
我做的并发服务器就是这个方法,放几个图加深一下印象就行,不必赘述. 
C
12345678910111213141516171819202122/* echoserverp.c */
int main(int argc, char **argv) {
int listenfd, connfd;
socklen_t clientlen;
struct sockaddr_storage clientaddr;
Signal(SIGCHLD, sigchld_handler);
listenfd = Open_listenfd(argv[1]);
while (1) {
clientlen = sizeof(struct sockaddr_storage);
connfd = Accept(listenfd, (SA *) &clientaddr, &clientlen);
if (Fork() == 0) {
Close(listenfd); /* Child closes its listening socket */
echo(connfd); /* Child services client */
Close(connfd); /* Child closes connection with client */
exit(0); /* Child exits */
}
Close(connfd); /* Parent closes connected socket (important!) */
}
}
void sigchld_handler(int sig) { while (waitpid(-1, 0, WNOHANG) > 0) ; return; }
- 优点:简单
- 缺点:开销较大,子进程不共享变量
基于I/O多路复用的并发事件驱动服务器 Link to 基于I/O多路复用的并发事件驱动服务器
见CS:APP 686 我看了一下书里的代码,基本思想就是维护一个客户端池(一个文件描述符表),然后用死循环调用select函数,能监视它们是否准备好读. 一旦发现listen准备好读,添加客户端池;一旦发现客户端套接字准备好读,处理该客户端套接字.
现代高性能Web服务器(nginx),都是基于I/O复用.优点是开销小;缺点是代码比较复杂.
基于线程 Link to 基于线程
“线程是轻量级的进程”
进程 = 进程上下文 + 代码,数据,堆栈 
进程 = 线程+ 代码,数据,堆,内核上下文 
这只是视角的不同!
- 每个线程有自己的逻辑控制流
- 每个线程共享代码,数据,内核上下文
- 每个线程有自己的栈
- 每个线程有线程TID
C
123456789101112131415161718192021222324/* echoservert.c */
int main(int argc, char **argv) {
int listenfd, *connfdp;
socklen_t clientlen;
struct sockaddr_storage clientaddr;
pthread_t tid;
listenfd = Open_listenfd(argv[1]);
while (1) {
clientlen=sizeof(struct sockaddr_storage);
connfdp = Malloc(sizeof(int));
*connfdp = Accept(listenfd, (SA *) &clientaddr, &clientlen);
Pthread_create(&tid, NULL, thread, connfdp);
}
}
/* Thread routine */
void *thread(void *vargp) {
int connfd = *((int *)vargp);
Pthread_detach(pthread_self());
Free(vargp);
echo(connfd);
Close(connfd);
return NULL;
}
在使用线程时需要小心的是,由于线程共享变量,也不对自己的栈设置保护,一个线程向另一个线程传递局部变量(的指针)是危险的行为.正因如此,上面echo服务器才使用了malloc将变量放在堆里而不是栈里.
Thanks for reading!