UNIX: разработка сетевых приложений

ПРИМЕЧАНИЕ

Для проверки различных веб-серверов существуют изощренные контрольные тесты. Один из них называется WebStone. Информация о нем находится в свободном доступе по адресуДля общего сравнения различных альтернативных устройств сервера, которые мы рассматриваем в этой главе, нам не нужны столь сложные тесты.

Теперь мы представим девять различных вариантов устройства сервера.

30.4. Последовательный сервер TCP

Последовательный сервер TCP полностью обрабатывает запрос каждого клиента, прежде чем перейти к следующему клиенту. Последовательные серверы редко используются, но один из них, простой сервер времени и даты, мы показали в листинге 1.5.

Тем не менее у нас имеется область, в которой желательно применение именно последовательного сервера — это сравнение характеристик других серверов. Если мы запустим клиент следующим образом:

 % client 192.168.1.20 8888 1 5000 4000

и соединимся с последовательным сервером, то получим такое же количество соединений TCP (5000) и такое же количество данных, передаваемых по одному соединению. Но поскольку сервер является последовательным, на нем не осуществляется никакого управления процессами. Это дает нам возможность получить базовое значение времени, затрачиваемого центральным процессором на обработку указанного количества запросов, которое потом мы можем вычесть из результатов измерений для других серверов. С точки зрения управления процессами последовательный сервер является самым быстрым, поскольку он вовсе не занимается этим управлением. Взяв последовательный сервер за точку отсчета, мы можем сравнивать результаты измерений быстродействия других серверов, показанные в табл. 30.1.

Мы не приводим код для последовательного сервера, так как он представляет собой тривиальную модификацию параллельного сервера, показанного в следующем разделе.

30.5. Параллельный сервер TCP: один дочерний процесс для каждого клиента

Традиционно параллельный сервер TCP вызывает функцию fork для порождения нового дочернего процесса, который будет выполнять обработку очередного клиентского запроса. Это позволяет серверу обрабатывать несколько запросов одновременно, выделяя по одному дочернему процессу для каждого клиента. Единственным ограничением на количество одновременно обрабатываемых клиентских запросов является ограничение операционной системы на количество дочерних процессов, допустимое для пользователя, в сеансе которого работает сервер. Листинг 5.9 содержит пример параллельного сервера, и большинство серверов TCP написаны в том же стиле.

Проблема с параллельными серверами заключается в количестве времени, которое тратит центральный процессор на выполнение функции fork для порождения нового дочернего процесса для каждого клиента. Давным-давно, в конце 80-х годов XX века, когда наиболее загруженные серверы обрабатывали сотни или тысячи клиентов за день, это было приемлемо. Но расширение Сети изменило требования. Теперь загруженными считаются серверы, обрабатывающие миллионы соединений TCP в день. Сказанное относится лишь к одиночным узлам, но наиболее загруженные сайты используют несколько узлов, распределяя нагрузку между ними (в разделе 14.2 [112] рассказывается об общепринятом способе распределения этой нагрузки, называемом циклическим обслуживанием DNS — DNS round robin). В последующих разделах описаны различные способы, позволяющие избежать вызова функции fork для каждого клиентского запроса, но тем не менее параллельные серверы остаются широко распространенными.

В листинге 30.2 показана функция main для нашего параллельного сервера TCP.

Листинг 30.2. Функция main для параллельного сервера TCP

 //server/serv01.c
  1 include "unp.h"

  2 int
  3 main(int argc, char **argv)
  4 {
  5 int listenfd, connfd;
  6 pid_t childpid;
  7 void sig_chld(int), sig_int(int), web_child(int);
  8 socklen_t clilen, addrlen;
  9 struct sockaddr *cliaddr;

 10 if (argc == 2)
 11 listenfd = Tcp_listen(NULL, argv[1], &addrlen);
 12 else if (argc == 3)
 13 listenfd = Tcp_listen(argv[1], argv[2], &addrlen);
 14 else
 15 err_quit("usage: serv01 [ <host> ] <port#>");
 16 cliaddr = Malloc(addrlen);

 17 Signal(SIGCHLD, sig_chld);
 18 Signal(SIGINT, sig_int);
 19 for (;;) {
 20 clilen = addrlen;
 21 if ((connfd = accept(listenfd, cliaddr, &clilen)) < 0) {
 22 if (errno == EINTR)
 23 continue; /* назад к for */
 24 else
 25 err_sys("accept error");
 26 }
 27 if ((childpid = Fork) == 0) { /* дочерний процесс */
 28 Close(listenfd); /* закрываем прослушиваемый сокет */
 29 web_child(connfd); /* обрабатываем запрос */
 30 exit(0);
 31 }
 32 Close(connfd); /* родительский процесс закрывает
  присоединенный сокет */
 33 }
 34 }

Эта функция аналогична функции, показанной в листинге 5.9: она вызывает функцию fork для каждого клиентского соединения и обрабатывает сигналы SIGCHLD, приходящие от закончивших свое выполнение дочерних процессов. Тем не менее мы сделали эту функцию не зависящей от протокола за счет вызова функции tcp_listen. Мы не показываем обработчик сигнала sig_chld: он совпадает с показанным в листинге 5.8, но только без функции printf.

Мы также перехватываем сигнал SIGINT, который генерируется при вводе символа прерывания. Мы вводим этот символ после завершения работы клиента, чтобы было выведено время, потраченное центральным процессором на выполнение данной программы. В листинге 30.3 показан обработчик сигнала. Это пример обработчика сигнала, который никогда не возвращает управление.

Листинг 30.3. Обработчик сигнала SIGINT

 //server/serv01.c
 35 void