UNIX: разработка сетевых приложений - Уильям Стивенс
Шрифт:
Интервал:
Закладка:
■ Если функция main данного процесса возвращает управление или любой поток вызывает функцию exit, процесс завершается вместе со всеми своими потоками.
26.3. Использование потоков в функции str_cli
В качестве первого примера использования потоков мы перепишем нашу функцию str_cli. В листинге 16.6 была представлена версия этой функции, в которой использовалась функция fork. Напомним, что были также представлены и некоторые другие версии этой функции: изначально в листинге 5.4 функция блокировалась в ожидании ответа и была, как мы показали, далека от оптимальной в случае пакетного ввода; в листинге 6.2 применяется блокируемый ввод-вывод и функция select; версии, показанные в листинге 16.1 и далее, используют неблокируемый ввод-вывод.
На рис. 26.1 показана структура очередной версии функции str_cli, на этот раз использующей потоки, а в листинге 26.1[1] представлен код этой функции.
Рис. 26.1. Измененная функция str_cli, использующая потоки
Листинг 26.1. Функция str_cli, использующая потоки
//threads/strclithread.c
1 #include "unpthread.h"
2 void *copyto(void*);
3 static int sockfd; /* глобальная переменная, доступная обоим потокам */
4 static FILE *fp;
5 void
6 str_cli(FILE *fp_arg, int sockfd_arg)
7 {
8 char recvline[MAXLINE];
9 pthread_t tid;
10 sockfd = sockfd_arg; /* копирование аргументов во внешние переменные */
11 fp = fp_arg;
12 Pthread_create(&tid, NULL, copyto, NULL);
13 while (Readline(sockfd, recvline. MAXLINE) > 0)
14 Fputs(recvline, stdout);
15 }
16 void*
17 copyto(void *arg)
18 {
19 char sendline[MAXLINE];
20 while (Fgets(sendline, MAXLINE, fp) != NULL)
21 Writen(sockfd, sendline, strlen(sendline));
22 Shutdown(sockfd, SHUT_WR); /* признак конца файла в стандартном
потоке ввода, отправка сегмента FIN */
23 return (NULL);
24 /* завершение потока происходит, когда в стандартном потоке ввода
встречается признак конца файла */
25 }
Заголовочный файл unpthread.h1 Мы впервые встречаемся с заголовочным файлом unpthread.h. Он включает наш обычный заголовочный файл unp.h, затем — заголовочный файл POSIX <pthread.h>, и далее определяет прототипы наших потоковых функций-оберток для pthread_XXX (см. раздел 1.4), название каждой из которых начинается с Pthread_.
Сохранение аргументов во внешних переменных10-11 Для потока, который мы собираемся создать, требуются значения двух аргументов функции str_cli: fp — указатель на структуру FILE для входного файла, и sockfd — сокет TCP, связанный с сервером. Для простоты мы храним эти два значения во внешних переменных. Альтернативой является запись этих двух значений в структуру, указатель на которую затем передается в качестве аргумента создаваемому потоку.
Создание нового потока12 Создается поток, и значение нового идентификатора потока сохраняется в tid. Функция, выполняемая новым потоком, — это copyto. Никакие аргументы потоку не передаются.
Главный цикл потока: копирование из сокета в стандартный поток вывода13-14 В основном цикле вызываются функции readline и fputs, которые осуществляют копирование из сокета в стандартный поток вывода.
Завершение15 Когда функция str_cli возвращает управление, функция main завершается при помощи вызова функции exit (см. раздел 5.4). При этом завершаются все потоки данного процесса. В обычном сценарии второй поток уже должен завершиться в результате считывания признака конца файла из стандартного потока ввода. Но в случае, когда сервер преждевременно завершил свою работу (см. раздел 5.12), при вызове функции exit завершается также и второй поток, чего мы и добиваемся.
Поток copyto16-25 Этот поток осуществляет копирование из стандартного потока ввода в сокет. Когда он считывает признак конца файла из стандартного потока ввода, на сокете вызывается функция shutdown и отсылается сегмент FIN, после чего поток возвращает управление. При выполнении оператора return (то есть когда функция, запустившая поток, возвращает управление) поток также завершается.
В конце раздела 16.2 мы привели результаты измерений времени выполнения для пяти различных реализаций функции str_cli. Мы отметили, что многопоточная версия выполняется всего 8,5 с — немногим быстрее, чем версия, использующая функцию fork (как мы и ожидали), но медленнее, чем версия с неблокируемым вводом-выводом. Тем не менее, сравнивая устройство версии с неблокируемым вводом-выводом (см. раздел 16.2) и версии с использованием потоков, мы заметили, что первая гораздо сложнее. Поэтому мы рекомендуем использовать именно версию с потоками, а не с неблокируемым вводом-выводом.
26.4. Использование потоков в эхо-сервере TCP
Теперь мы перепишем эхо-сервер TCP, приведенный в листинге 5.1, используя для каждого клиента по одному потоку вместо одного процесса. Кроме того, с помощью нашей функции tcp_listen мы сделаем эту версию не зависящей от протокола. В листинге 26.2 показан код сервера.
Листинг 26.2. Эхо-сервер TCP, использующий потоки
//threads/tcpserv01.с
1 #include "unpthread.h"
2 static void *doit(void*); /* каждый поток выполняет эту функцию */
3 int
4 main(int argc, char **argv)
5 {
6 int listenfd, connfd;
7 pthread_t tid;
8 socklen_t addrlen, len;
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: tcpserv01 [ <host> ] <service or port>");
16 cliaddr = Malloc(addrlen);
17 for (;;) {
18 len = addrlen;
19 connfd = Accept(listenfd, cliaddr, &len);
20 Pthread_create(&tid, NULL, &doit, (void*)connfd);
21 }
22 }
23 static void*
24 doit(void *arg)
25 {
26 Pthread_detach(pthread_self());
27 str_echo((int)arg); /* та же функция, что и раньше */
28 Close((int)arg); /* мы закончили с присоединенным сокетом */
29 return (NULL);
30 }
Создание потока17-21 Когда функция accept возвращает управление, мы вызываем функцию pthread_create вместо функции fork. Мы передаем функции doit единственный аргумент — дескриптор присоединенного сокета connfd.
ПРИМЕЧАНИЕМы преобразуем целочисленный дескриптор сокета к универсальному указателю (void). В ANSI С не гарантируется, что такое преобразование будет выполнено корректно, — мы можем быть уверены лишь в том, что оно сработает в тех системах, в которых размер целого числа не превышает размера указателя. К счастью, большинство реализаций Unix обладают этим свойством (см. табл. 1.5). Далее мы поговорим об этом подробнее.
Функция потока23-30 doit — это функция, выполняемая потоком. Поток отделяет себя с помощью функции pthread_detach, так как нет причины, по которой главному потоку имело бы смысл ждать завершения каждого созданного им потока. Функция str_echo не изменилась и осталась такой же, как в листинге 5.2. Когда эта функция завершается, следует вызвать функцию close для того, чтобы закрыть присоединенный сокет, поскольку этот поток использует все дескрипторы совместно с главным потоком. При использовании функции fork дочерний процесс не должен специально закрывать присоединенный сокет, так как при завершении дочернего процесса все открытые дескрипторы закрываются (см. упражнение 26.2).
Обратите также внимание на то, что главный поток не закрывает присоединенный сокет, что всегда происходило, когда параллельный сервер вызывал функцию fork. Это объясняется тем, что все потоки внутри процесса совместно используют все дескрипторы, поэтому если главному потоку потребуется вызвать функцию close, это приведет к закрытию соединения. Создание нового потока не влияет на счетчики ссылок для открытых дескрипторов, в отличие от того, что происходит при вызове функции fork.
В этой программе имеется одна неявная ошибка, о которой рассказывается в разделе 26.5. Можете ли вы ее обнаружить? (См. упражнение 26.5.)
Передача аргументов новым потокам
