服务器 2023-07-27

C语言实现高并发Socket服务器，性能不容忽视 (c语言高并发socket服务器)

在如今信息量爆炸的时代，高并发已成为服务器开发中的重要挑战之一。为满足用户海量请求，服务器需要具备高效的并发处理能力，以保证稳定可靠的服务质量。C语言作为一种高效的编程语言，拥有出色的性能表现，特别适合用于实现高并发Socket服务器。

本文将通过介绍C语言实现高并发Socket服务器的原理和实现方法，为读者提供一个全面的理解和应用高并发服务器的基础知识。

一、高并发Socket服务器的原理

高并发Socket服务器的实现原理主要包括多线程、异步I/O和多路复用等技术手段。在这些方法中，多路复用技术是最为高效的一种。因此，下文将主要介绍多路复用技术的实现方法。

1. 多路复用技术的基本概念

多路复用技术是指同时监视多个I/O流的状态，使得服务器可以在一个线程/进程中同时处理多个I/O请求，从而实现高效的并发处理能力。

在Linux系统中，多路复用技术主要有三种：select、poll和epoll。其中，select和poll在早期被广泛应用，但是随着服务器负载的增大，它们的性能逐渐降低。而epoll则是最新的多路复用技术，具有更高的性能和安全性，因此在现代服务器中得到了广泛的应用。

2. epoll的实现方法及其优点

epoll以事件驱动的方式进行I/O操作，与select和poll相比，其更大的优点在于它可以支持高效的事件注册和通知机制。具体来说，我们可以通过epoll_ctl函数向epoll内核事件表中注册I/O事件，之后使用epoll_wt函数等待I/O事件的发生，并进行相应的处理。

epoll的实现机制主要包括以下步骤：

1. 调用epoll_create函数创建epoll内核事件表；

2. 调用epoll_ctl函数向epoll内核事件表中添加需要监视的I/O事件；

3. 在事件发生时，epoll_wt函数会从内核事件表中取出所有已经发生的I/O事件，然后将这些事件封装成一个event结构体数组，并返回数组长度。

其中，event结构体包含以下重要信息：

typedef union epoll_data {

void* ptr;

int fd;

uint32_t u32;

uint64_t u64;

} epoll_data_t;

struct epoll_event {

uint32_t events;

epoll_data_t data;

};

从这个结构体可以看出，一个事件实际上对应一个socket文件描述符。

正是由于epoll的高效事件注册和通知机制，使得它可以应用于高并发场景下的Socket服务器中，实现高效的I/O并发处理。

二、C语言实现高并发Socket服务器

在C语言中，我们可以通过socket API来实现Socket服务器。下面是一个基于epoll多路复用技术的高并发Socket服务器的示例代码：

1. 创建Socket

int serverSocket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

if (serverSocket == -1) {

printf(“create socket fl\n”);

return -1;

}

int option = 1;

setsockopt(serverSocket, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &option, sizeof(option));

struct sockaddr_in serverAddr;

memset(&serverAddr, 0, sizeof(serverAddr));

serverAddr.sin_family = AF_INET;

serverAddr.sin_port = htons(8888);

serverAddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);

if (bind(serverSocket, (struct sockaddr*)&serverAddr, sizeof(serverAddr)) == -1) {

printf(“bind socket fl\n”);

return -1;

}

if (listen(serverSocket, 1024) == -1) {

printf(“listen socket fl\n”);

return -1;

}

2. 创建epoll

int epoll_fd = epoll_create(1024);

if (epoll_fd == -1) {

printf(“create epoll fl\n”);

return -1;

}

3. 向epoll内核事件表中注册I/O事件

struct epoll_event event;

event.events = EPOLLIN | EPOLLET;

event.data.fd = serverSocket;

if (epoll_ctl(epoll_fd, EPOLL_CTL_ADD, serverSocket, &event) == -1) {

printf(“epoll_ctl fl\n”);

return -1;

}

4. 监听I/O事件

int max_events = 1024;

struct epoll_event events[max_events];

memset(events, 0, sizeof(events));

while (true) {

int event_count = epoll_wt(epoll_fd, events, max_events, 1000);

if (event_count == -1) {

printf(“epoll_wt fl\n”);

break;

}

for (int i = 0; i

int fd = events[i].data.fd;

if (fd == serverSocket) { // 有新连接

struct sockaddr_in clientAddr;

socklen_t len = sizeof(clientAddr);

int clientSocket = accept(serverSocket, (struct sockaddr*)&clientAddr, &len);

if (clientSocket == -1) {

printf(“accept fl\n”);

continue;

}

event.events = EPOLLIN | EPOLLET;

event.data.fd = clientSocket;

if (epoll_ctl(epoll_fd, EPOLL_CTL_ADD, clientSocket, &event) == -1) {

printf(“epoll_ctl add fl\n”);

continue;

}

} else { // 有新数据

char buffer[1024];

memset(buffer, 0, sizeof(buffer));

int recv_len = recv(fd, buffer, sizeof(buffer) – 1, 0);

if (recv_len

close(fd);

epoll_ctl(epoll_fd, EPOLL_CTL_DEL, fd, NULL);

} else { // 回应客户端的请求

send(fd, buffer, strlen(buffer), 0);

}

5. 关闭Socket和epoll

close(serverSocket);

close(epoll_fd);

以上代码利用C语言中的socket API和epoll API，实现了一个高并发Socket服务器的基本架构。在实际应用中，我们可以基于此代码进行进一步的优化和扩展，以满足各种不同的需求。

三、

本文主要介绍了C语言实现高并发Socket服务器的原理和实现方法。通过介绍多路复用技术的实现方法以及基于epoll的Socket服务器实例，我们可以深入理解并发处理的基本原理和实现方法，以及如何在实际应用中应对复杂的网络环境和海量请求的挑战。

在实际应用中，我们需要综合考虑硬件性能、网络环境和应用需求等因素，灵活选用不同的技术手段进行优化和扩展。希望本文能为读者在实际应用中提供一些有益的参考和帮助。

相关问题拓展阅读：

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C语言socket编程之我的应用

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这么专业的问题去专业的网站或搜索QQ群上问吧，百度里有空回答的怕没几个人知道。

这个问题很好办啦，服务器接受一个连接请求，然后开一个线程或者进程都可以，再在线程或者进程里面采用其他技术实现同时收发(比如I/O复用，比如非阻塞I/O)。客户端也可以采用I/O复用。

推荐资含尺拦料的话，《unix网络编程》这本书很好，公认的经典，当教科书用，这本书里有你想要的所有内容。

ps:你基础太差，多补补吧，别想一下吃困桐个胖子。

另外我这里正好有个例子满足你的要求,贴给你，自己写的，不是网上找的,用的是多进程加I/O复用技术:

server端:

/****************************************************************

****************************************************************/

#include

#define BUFLEN 1024

#define MAX(a,b) ((a)>(b)?(a):(b))

typedef void Sigfunc (int);

void str_echo(FILE *,int);

//Sigfunc *signal(int, Sigfunc *);

int main(int argc,char **argv)

{

int connfd,listenfd;

pid_t childpid;

socklen_t clilen;

struct sockaddr_in cliaddr,servaddr;

void sig_chld(int);

listenfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

memset(&servaddr,0,sizeof(servaddr));

servaddr.sin_family = AF_INET;

servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);

servaddr.sin_port = htons(5358);

bind(listenfd,(struct sockaddr*)&servaddr,sizeof(servaddr));

listen(listenfd,8);

signal(SIGCHLD,sig_chld);

while(1)

{

clilen = sizeof(cliaddr);

if((connfd = accept(listenfd,(struct sockaddr*)&cliaddr,&clilen)) 0)

{

printf(“child %d terminated\n”,pid);

}

return;

}

client端:

#include

#define MAX(a,b) (a)>(b)?(a):(b)

int main()

{

int s,connectReturn, maxfd;

fd_set rset;

char sendbuf = {0};

char recvbuf = {0};

long port=5358;

s=socket(PF_INET,SOCK_STREAM,0);

struct sockaddr_in sa;

sa.sin_family=AF_INET;

sa.sin_addr.s_addr=inet_addr(“127.0.0.1”);

sa.sin_port=htons(port);

connectReturn=connect(s,(struct sockaddr *)&sa,sizeof(sa));

printf(“%d\n”,connectReturn);

FD_ZERO(&rset);

while(1)

{

FD_SET(fileno(stdin), &rset);

FD_SET(s, &rset);

maxfd=MAX(fileno(stdin), s) + 1;

select(maxfd, &rset, NULL, NULL, NULL);

if(FD_ISSET(fileno(stdin), &rset))

{

scanf(“%s”,sendbuf);

send(s,sendbuf,strlen(sendbuf),0);

bzero(sendbuf, 1024);

}

else if(FD_ISSET(s, &rset))

{

memset(recvbuf,0,1024);

recv(s,recvbuf,1024,0);

printf(“remote: %s\n”,recvbuf);

}

return 0;

C语言socket编程之我的应用

以往上位机程序我们一般都是通过232、485和PLC通信，232通信受到距离的限制，485距离能够满足要求，也有不足的地方受环境干扰比较大，切传输过程中速度不怎么快，新的课题通过网口与PLC通信，西门子的PLC我们用过网口作为传输介质，速度可以而且使用起来方便，只需一根网线就可以调试程序了，这次的课题是以OMR的PLC作为控制PLC,上位机程序（也就是大家说的组态软件）我们自己来写，我会写出一系列的课程把我们实现的过程与大家一起分享旦颤，也希望做这快的朋友一起来讨论。

今天是入门课利用socket实现TCP/IP通信编程，实现两台电脑通过IP互联。

socket编程的教材网上搜罗下还是很多的，思路基本上也是一样的，程序分两部分客户端和服务器端

之一部分　服务器端

一、创建服务器套接字（create）。

二、服务器套接字进行信息绑定（bind），并仿伏开始监听连接（listen）。

三、接模大败受来自用户端的连接请求（accept）。

四、开始数据传输(send/receive)。

五、关闭套接字（closesocket）。

socket接收、发送代码

1 SOCKET sockConn=accept(sockSrv,(SOCKADDR*)addrClient,len);

2 char sendBuf;

3 sprintf(sendBuf,”Welcome %s to here!”,inet_ntoa(addrClient.sin_addr));

4 send(sockConn,sendBuf,strlen(sendBuf)+1,0);

5 char recvBuf;

6 recv(sockConn,recvBuf,50,0);

7 printf(“%s\n”,recvBuf);

8 closesocket(sockConn);

第二部分　用户端

一、创建用户套接字（create）。

二、与远程服务器进行连接（connect），如被接受则创建接收进程。

三、开始数据传输(send/receive)。

四、关闭套接字（closesocket）。

客户端代码

1 SOCKET sockClient=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);

3 SOCKADDR_IN addrSrv;

4 addrSrv.sin_addr.S_un.S_addr=inet_addr(“127.0.0.1”);

5 addrSrv.sin_family=AF_INET;

6 addrSrv.sin_port=htons(6000);

7 connect(sockClient,(SOCKADDR*)addrSrv,sizeof(SOCKADDR));

8 send(sockClient,”hello”,strlen(“hello”)+1,0);

9 char recvBuf;

10 recv(sockClient,recvBuf,50,0);

11 printf(“%s\n”,recvBuf);

服务器端代码和客户端主要代码基本上都是上面的程序，

在应用的过程中有几点要根据自己的需求更改，

1、127.0.0.1是服务器端的IP地址，根据自己的IP段进行修改；

2、htons(6000)是端口号根据具体设定进行修改，我们PLC端口号用到是9600，这点我们需要修改成9600。

网上好多程序都是VC6写的，在参考过程中叶遇到了问题，程序LICK出现了如下错误

unresolved external symbol __imp__closesocket@4

解决办法：

这是由于VC库中没有加如 ws2_32.lib 所致。

解决方案一：程序代码中加入#pragma comment(lib, “Ws2_32.lib”)

解决方案二：在project\setting\link 中object/library modules加入 ws2_32.lib

这个是VC6的解决方案，我用的VS2023找了一下

上个图吧，VS2023里设置，工程属性-链接器-命令行-附加选项添加 ws2_32.lib就ok了。

编译通过后，服务器端，可以看到hello，

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