在Linux上編寫多線程TCP服務器

Question

在工作中，我的任務是將TCP服務器作為Modbus從設備的一部分來實現。 我已經在堆棧交換和一般的互聯網上做了很多閱讀（包括優秀的http://beej.us/guide/bgnet/ ），但我正在努力解決設計問題。 總之，我的設備只能接受2個連接，並且在每個連接上都是傳入的modbus請求，我必須在主控制器循環中處理這些請求，然后回復成功或失敗狀態。 我有如何實現這一點的以下想法。

1. 有一個創建，綁定，偵聽和接受連接的偵聽器線程，然后生成一個新的pthread來監聽連接以獲取傳入數據並在空閑超時期限后關閉連接。 如果活動線程的數量當前為2，則立即關閉新連接以確保僅允許2個。

2. 不要從偵聽器線程生成新線程，而是使用select（）來檢測傳入的連接請求以及活動連接上的傳入modbus連接（類似於Beejs指南中的方法）。

3. 創建2個偵聽器線程，每個線程創建一個套接字（相同的IP和端口號），可以阻止accept（）調用，然后關閉套接字fd並處理連接。 在這里，我（或許天真）假設這將只允許最多2個連接，我可以使用阻塞讀取來處理。

我一直在使用C ++，但我對Linux開發還不熟悉。 我真的很歡迎任何關於上述哪種方法最好的建議（如果有的話）以及我對Linux的經驗不足意味着他們中的任何一個都是非常糟糕的想法。 我希望避免fork（）並堅持使用pthreads，因為傳入的modbus請求將被排隊並定期從主控制器循環讀取。 提前感謝任何建議。

Answer 1

第三種方法不起作用，你只能綁定到本地地址一次。

我可能會使用您的第二種替代方案，除非您需要進行大量處理，在這種情況下，第一種替代方案的組合可能會有用。

我想到的兩個第一個替代方案的組合是讓主線程（程序啟動時總是有的）創建兩個工作線程，然后進行阻塞accept調用以等待新連接。 當新連接到達時，告訴其中一個線程開始處理新連接並返回阻止accept 。 當第二個連接被接受時，您告訴另一個線程在該連接上工作。 如果兩個連接都已打開，則在關閉一個連接之前不要接受，或等待新連接但立即關閉它們。

Answer 2

由於您只處理2個連接，因此每個連接的線程非常適合此類應用程序。 如果需要擴展到數千個連接，使用非阻塞或異步I / O的面向對象方法會更好。 2個監聽線程有意義，你不需要關閉接受fd。 連接完成后再回來接受它。 事實上，一個變化是阻止三個線程做接受。 如果其中兩個線程正在主動處理連接，則第三個線程將重置新創建的連接（或返回忙響應，適用於您的設備）。

要讓所有三個線程都阻塞接受，您需要讓主線程在三個線程啟動之前創建並綁定套接字以進行接受/處理。

Linux上pthreads的手冊頁表明accept是線程安全的。 （線程安全函數下的部分列出了非線程安全的函數，如圖所示。）

Answer 3

你提出的所有設計選項都不是面向對象的，而且它們都更傾向於C而不是C ++。 如果你的工作允許你使用boost，那么Boost.Asio庫非常適合制作簡單（和復雜）的套接字服務器。 您可以接受幾乎任何示例，並將其擴展為僅允許2個活動連接，一打開就關閉所有其他連接。

通過在連接類（構造函數中的inc，析構函數中的dec）中保留靜態計數器，可以修改它們的簡單HTTP服務器來執行此操作，並在創建新計數器時檢查計數並確定是否關閉連接。 連接類也可以獲得boost :: asio :: deadline_timer來跟蹤超時。

這最類似於你的第一個設計選擇，boost可以在1個線程中執行此操作，而在后台執行類似於select() （通常是epoll() ）。 但這是“C ++方式”，在我看來，使用select()和原始pthread是C方式。