Уильям Стивенс - UNIX: разработка сетевых приложений

13-14 В основном цикле вызываются функции readlineи fputs, которые осуществляют копирование из сокета в стандартный поток вывода.

15 Когда функция str_cliвозвращает 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 exitзавершается также и второй поток, чего мы и добиваемся.

16-25 Этот поток осуществляет копирование из стандартного потока ввода в сокет. Когда он считывает признак конца файла из стандартного потока ввода, на сокете вызывается функция shutdownи 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.

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_listenмы 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 [ ] ");

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 }

17-21 Когда функция acceptвозвращает управление, мы вызываем функцию pthread_createвместо функции fork. Мы передаем функции doitединственный аргумент — дескриптор присоединенного сокета connfd.

Мы 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.

23-30 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_echoне изменилась и осталась такой же, как в листинге 5.2. Когда эта функция завершается, следует вызвать функцию closeдля того, чтобы закрыть присоединенный сокет, поскольку этот поток использует все дескрипторы совместно с главным потоком. При использовании функции forkдочерний 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.)

Мы уже упомянули, что в листинге 26.2 мы преобразуем целочисленную переменную connfdк указателю на неопределенный тип ( void), но этот способ не работает в некоторых системах. Для корректной обработки данной ситуации требуются дополнительные усилия.

В первую очередь, заметим, что мы не можем просто передать адрес connfdнового потока, то есть следующий код не будет работать:

int main(int argc, char **argv) {

int listenfd, connfd;

...

for (;;) {

len = addrlen;

connfd = Accept(listenfd, cliaddr, &len);

Pthread_create(&tid, NULL, &doit, &connfd);

}

}

static void* doit(void *arg) {

int connfd;

connfd = *((int*)arg);

Pthread_detach(pthread_self());

str_echo(connfd); /* та же функция, что и прежде */

Close(connfd); /* мы закончили с присоединенным сокетом */

return(NULL);

}

С точки зрения ANSI С здесь все в порядке: мы гарантированно можем преобразовать целочисленный указатель к типу void*и затем обратно преобразовать получившийся указатель на неопределенный тип к целочисленному указателю. Проблема заключается в другом — на что именно он будет указывать?

В главном потоке имеется одна целочисленная переменная connfd, и при каждом вызове функции acceptзначение этой переменной меняется на новое (в соответствии с новым присоединенным сокетом). Может сложиться следующая ситуация:

■ Функция acceptвозвращает управление, записывается новое значение переменной connfd(допустим, новый дескриптор равен 5) и в главном потоке вызывается функция pthread_create. Указатель на connfd(а не фактическое его значение!) является последним аргументом функции pthread_create.