在Linux上编写多线程TCP服务器

Question

在工作中，我的任务是将TCP服务器作为Modbus从设备的一部分来实现。 我已经在堆栈交换和一般的互联网上做了很多阅读（包括优秀的http://beej.us/guide/bgnet/ ），但我正在努力解决设计问题。 总之，我的设备只能接受2个连接，并且在每个连接上都是传入的modbus请求，我必须在主控制器循环中处理这些请求，然后回复成功或失败状态。 我有如何实现这一点的以下想法。

1. 有一个创建，绑定，侦听和接受连接的侦听器线程，然后生成一个新的pthread来监听连接以获取传入数据并在空闲超时期限后关闭连接。 如果活动线程的数量当前为2，则立即关闭新连接以确保仅允许2个。

2. 不要从侦听器线程生成新线程，而是使用select（）来检测传入的连接请求以及活动连接上的传入modbus连接（类似于Beejs指南中的方法）。

3. 创建2个侦听器线程，每个线程创建一个套接字（相同的IP和端口号），可以阻止accept（）调用，然后关闭套接字fd并处理连接。 在这里，我（或许天真）假设这将只允许最多2个连接，我可以使用阻塞读取来处理。

我一直在使用C ++，但我对Linux开发还不熟悉。 我真的很欢迎任何关于上述哪种方法最好的建议（如果有的话）以及我对Linux的经验不足意味着他们中的任何一个都是非常糟糕的想法。 我希望避免fork（）并坚持使用pthreads，因为传入的modbus请求将被排队并定期从主控制器循环读取。 提前感谢任何建议。

Answer 1

第三种方法不起作用，你只能绑定到本地地址一次。

我可能会使用您的第二种替代方案，除非您需要进行大量处理，在这种情况下，第一种替代方案的组合可能会有用。

我想到的两个第一个替代方案的组合是让主线程（程序启动时总是有的）创建两个工作线程，然后进行阻塞accept调用以等待新连接。 当新连接到达时，告诉其中一个线程开始处理新连接并返回阻止accept 。 当第二个连接被接受时，您告诉另一个线程在该连接上工作。 如果两个连接都已打开，则在关闭一个连接之前不要接受，或等待新连接但立即关闭它们。

Answer 2

由于您只处理2个连接，因此每个连接的线程非常适合此类应用程序。 如果需要扩展到数千个连接，使用非阻塞或异步I / O的面向对象方法会更好。 2个监听线程有意义，你不需要关闭接受fd。 连接完成后再回来接受它。 事实上，一个变化是阻止三个线程做接受。 如果其中两个线程正在主动处理连接，则第三个线程将重置新创建的连接（或返回忙响应，适用于您的设备）。

要让所有三个线程都阻塞接受，您需要让主线程在三个线程启动之前创建并绑定套接字以进行接受/处理。

Linux上pthreads的手册页表明accept是线程安全的。 （线程安全函数下的部分列出了非线程安全的函数，如图所示。）

Answer 3

你提出的所有设计选项都不是面向对象的，而且它们都更倾向于C而不是C ++。 如果你的工作允许你使用boost，那么Boost.Asio库非常适合制作简单（和复杂）的套接字服务器。 您可以接受几乎任何示例，并将其扩展为仅允许2个活动连接，一打开就关闭所有其他连接。

通过在连接类（构造函数中的inc，析构函数中的dec）中保留静态计数器，可以修改它们的简单HTTP服务器来执行此操作，并在创建新计数器时检查计数并确定是否关闭连接。 连接类也可以获得boost :: asio :: deadline_timer来跟踪超时。

这最类似于你的第一个设计选择，boost可以在1个线程中执行此操作，而在后台执行类似于select() （通常是epoll() ）。 但这是“C ++方式”，在我看来，使用select()和原始pthread是C方式。