Последней модификацией нашего сервера с предварительным порождением процессов является версия, в которой только родительский процесс вызывает функцию
accept
, а затем «передает» присоединенный сокет какому-либо одному дочернему процессу. Это помогает обойти необходимость защиты вызова
accept
, но требует некоторого способа передачи дескриптора между родительским и дочерним процессами. Эта техника также несколько усложняет код, поскольку родительскому процессу приходится отслеживать, какие из дочерних процессов заняты, а какие свободны, чтобы передавать дескриптор
только свободным дочерним процессам.
В предыдущих примерах сервера с предварительным порождением процессов родительскому процессу не приходилось беспокоиться о том, какой дочерний процесс принимает соединение с клиентом. Этим занималась операционная система, организуя вызов функции
accept
одним из свободных дочерних процессов или блокировку файла или взаимного исключения. Из первых двух столбцов табл. 30.2 видно, что операционная система, в которой мы проводим измерения, осуществляет равномерную циклическую загрузку свободных процессов клиентскими соединениями.
В данном примере для каждого дочернего процесса нам нужна некая структура, содержащая информацию о нем. Заголовочный файл
child.h
, в котором определяется структура
Child
, показан в листинге 30.16.
Листинг 30.16. Структура Child
//server/child.h
1 typedef struct {
2 pid_t child_pid; /* ID процесса */
3 int child_pipefd; /* программный (неименованный) канал между
родительским и дочерним процессами */
4 int child_status; /* 0 = готово */
5 long child_count; /* количество обрабатываемых соединений */
6 } Child;
7 Child *cptr; /* массив структур Child */
Мы записываем идентификатор дочернего процесса, дескриптор программного канала (pipe) родительского процесса, связанного с дочерним, статус дочернего процесса и количество обрабатываемых дочерним процессом клиентских соединений. Это количество выводится обработчиком сигнала
SIGINT
и позволяет нам отслеживать распределение клиентских запросов между дочерними процессами.
Рассмотрим сначала функцию
child_make
, которая приведена в листинге 30.17. Мы создаем канал и доменный сокет Unix (см. главу 14) перед вызовом функции
fork
. После того, как создан дочерний процесс, родительский процесс закрывает один дескриптор (
sockfd[1]
), а дочерний процесс закрывает другой дескриптор (
sockfd[0]
). Более того, дочерний процесс подключает свой дескриптор канала (
sockfd[1]
) к стандартному потоку сообщений об ошибках, так что каждый дочерний процесс просто использует это устройство для связи с родительским процессом. Этот механизм проиллюстрирован схемой, приведенной на рис. 30.3.
Листинг 30.17. Функция child_make: передача дескриптора в сервере с предварительным порождением дочерних процессов
//server/child05.c
1 #include "unp.h"
2 #include "child.h"
3 pid_t
4 child_make(int i, int listenfd, int addrlen)
5 {
6 int sockfd[2];
7 pid_t pid;
8 void child_main(int, int, int);
9 Socketpair(AF_LOCAL, SOCK_STREAM, 0, sockfd);
10 if ((pid = Fork) > 0) {
11 Close(sockfd[1]);
12 cptr[i].child_pid = pid;
13 cptr[i].child_pipefd = sockfd[0];
14 cptr[i].child_status = 0;
15 return (pid); /*
родительский процесс */
16 }
17 Dup2(sockfd[1], STDERR_FILENO); /* канал от дочернего процесса к
родительскому */
18 Close(sockfd[0]);
19 Close(sockfd[1]);
20 Close(listenfd); /* дочернему процессу не требуется, чтобы
он был открыт */
21 child_main(i, listenfd, addrlen); /* никогда не завершается */
22 }
Рис. 30.3. Канал после того, как дочерний и родительский процесс закрыли один конец
После создания всех дочерних процессов мы получаем схему, показанную на рис. 30.4. Мы закрываем прослушиваемый сокет в каждом дочернем процессе, поскольку только родительский процесс вызывает функцию
accept
. Мы показываем на рисунке, что родительский процесс должен обрабатывать прослушиваемый сокет, а также все доменные сокеты. Как можно догадаться, родительский процесс использует функцию
select
для мультиплексирования всех дескрипторов.
Рис. 30.4. Каналы после создания всех дочерних процессов
В листинге 30.18 показана функция
main
. В отличие от предыдущих версий этой функции, в данном случае в памяти размещаются все наборы дескрипторов и в каждом наборе включены все биты, соответствующие прослушиваемому сокету и каналу каждого дочернего процесса. Вычисляется также максимальное значение дескриптора и выделяется память для массива структур