Linux网络编程wait()和waitpid()的讲解

网络知识 2023-02-09 13:14www.1681989.comseo网站推广
客户端断开连接后,服务器端存在大量僵尸进程。这是由于服务器子进程终止后,发送SIGCHLD信号给父进程,而父进程默认忽略了该信号。为避免僵尸进程的产生,无论我们什么时候创建子进程时,主进程都需要等待子进程返回,以便对子进程进行清理。为此,我们在服务器程序中添加SIGCHLD信号处理函数。

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代码如下:

#clude <stdlib.h>
#clude <stdio.h>
#clude <errno.h>
#clude <strg.h>
#clude <unistd.h>
#clude <sys/socket.h>
#clude <i/.h>
#clude <sys/types.h>
#clude <db.h>
#defe SERV_PORT 1113
#defe LISTENQ 32
#defe MAXLINE 1024
/连接处理函数/
void str_echo(t fd);
void
sig_chld(t signo)
{
pid_t pid;
t stat;
pid = wait(&stat);//获取子进程进程号
prtf("child %d termated\n", pid);
return;
}
t
ma(t argc, char argv[]){
t listenfd,connfd;
pid_t childpid;
socklen_t clilen;
struct sockaddr_ servaddr;
struct sockaddr_ cliaddr;
//struct sockaddr_ servaddr;
//struct sockaddr_ cliaddr;
if((listenfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM,0))==-1){
fprtf(stderr,"Socket error:%s\n\a",strerror(errno));
exit(1);
}
/ 服务器端填充 sockaddr结构/
bzero(&servaddr, sizeof(servaddr));
servaddr.s_family = AF_INET;
servaddr.s_addr.s_addr = htonl (INADDR_ANY);
servaddr.s_port = htons(SERV_PORT);
signal(SIGCHLD,sig_chld);//处理SIGCHLD信号
/ 捆绑listenfd描述符 /
if(bd(listenfd,(struct sockaddr)(&servaddr),sizeof(struct sockaddr))==-1){
fprtf(stderr,"Bd error:%s\n\a",strerror(errno));
exit(1);
}
/ 监听listenfd描述符/
if(listen(listenfd,5)==-1){
fprtf(stderr,"Listen error:%s\n\a",strerror(errno));
exit(1);
}
for ( ; ; ) {
clilen = sizeof(cliaddr);
/ 服务器阻塞,直到客户程序建立连接 /
if((connfd=aept(listenfd,(struct sockaddr)(&cliaddr),&clilen))<0){
/当一个子进程终止时,执行信号处理函数sig_chld,
而该函数返回时,aept系统调用可能返回一个EINTR错误,
有些内核会自动重启被中断的系统调用,为便于移植,将考虑对EINTR的处理/
if(errno==EINTR)
contue;
fprtf(stderr,"Aept error:%s\n\a",strerror(errno));
exit(1);
}
//有客户端建立了连接后
if ( (childpid = fork()) == 0) { /子进程/
close(listenfd); / 关闭监听套接字/
str_echo(connfd); /处理该客户端的请求/
exit (0);
}
close(connfd);/父进程关闭连接套接字,继续等待其他连接的到来/
}
}
void str_echo(t sockfd){
ssize_t n;
char buf[MAXLINE];
aga:
while ( (n = read(sockfd, buf, MAXLINE)) > 0)
write(sockfd, buf, n);
if (n < 0 && errno == EINTR)//被中断,重入
goto aga;
else if (n < 0){//出错
fprtf(stderr,"read error:%s\n\a",strerror(errno));
exit(1);
}
}

修改代码后,当客户端断开连接后,服务器端父进程收到子进程的SIGCHLD信号后,会执行sig_chld函数,对子进程进行了清理,便不会再出现僵尸进程。此时,一个客户端主动断开连接后,服务器端会输出类似如下信息
child 12306 termated
wait和waitpid
上述程序中sig_chld函数,我们使用了wait()来清除终止的子进程。还有一个类似的函数wait_pid。我们先来看看这两个函数原型
pid_t wait(t status);
pid_t waitpid(pid_t pid, t status, t options);
官方描述All of these system calls are used to wait for state changes a child of the callg process, and obta formation about  the  child  whose state  has changed.  A state change is considered to be: the child ter mated; the child was sped by a signal; or the child was resumed by a  signal.  In the case of a termated child, performg a wait allows the system to release the resources associated with  the  child; if  a wait  is not performed, then the termated child remas a "zombie" state (see NOTES below).
关于wait和waitpid两者的区别与联系
The wait() system call suspends execution of the callg process  until one  of  its children termates.  The call wait(&status) is equivalent to:
waitpid(-1, &status, 0);
The waitpid() system call suspends execution  of  the  callg  process until a child specified by pid argument has changed state.  By default, waitpid() waits only for termated children, but this behavior is modifiable via the options argument, as described below.
  也就是说,wait()系统调用会挂起调用进程,直到它的任意一个子进程终止。调用wait(&status)的效果跟调用waitpid(-1, &status, 0)的效果是一样一样的。
  waitpid()会挂起调用进程,直到参数pid指定的进程状态改变,默认情况下,waitpid() 只等待子进程的终止状态。如果需要,可以通过设置options的值,来处理非终止状态的情况。比如
The value of options is an OR of zero or more  of  the  followg  constants:
 WNOHANG     return immediately if no child has exited.
 WUNTRACED   also  return  if  a  child  has sped (but not traced via ptrace(2)).  Status for traced children which have  sped is provided even if this option is not specified.
WCONTINUED (sce Lux 2.6.10)also return if a sped child has been resumed by delivery of SIGCONT.
等等一下非终止状态。
 现在来通过实例看看wait()和waitpid()的区别。
通过修改客户端程序,在客户端程序中一次性建立5个套接字连接到服务器,状态如下图所示(附代码)





复制代码
代码如下:

#clude <stdlib.h>
#clude <stdio.h>
#clude <errno.h>
#clude <strg.h>
#clude <unistd.h>
#clude <sys/socket.h>
#clude <i/.h>
#clude <sys/types.h>
#clude <db.h>
#defe SERV_PORT 1113
#defe MAXLINE 1024
void str_cli(FILE fp, t sockfd);
t
ma(t argc, char argv)
{
t i,sockfd[5];
struct sockaddr_ servaddr;
if (argc != 2){
fprtf(stderr,"usage: tcpcli <IPaddress>\n\a");
exit(0);
}
for(i=0;i<5;++i){//与服务器建立五个连接,以使得服务器创建5个子进程
if((sockfd[i]=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0))==-1){
fprtf(stderr,"Socket error:%s\n\a",strerror(errno));
exit(1);
}

/ 客户程序填充服务端的资料/
bzero(&servaddr,sizeof(servaddr));
servaddr.s_family=AF_INET;
servaddr.s_port=htons(SERV_PORT);
if (i_pton(AF_INET, argv[1], &servaddr.s_addr) <= 0){
fprtf(stderr,"i_pton Error:%s\a\n",strerror(errno));
exit(1);
}
/ 客户程序发起连接请求/
if(connect(sockfd[i],(struct sockaddr )(&servaddr),sizeof(struct sockaddr))==-1){
fprtf(stderr,"connect Error:%s\a\n",strerror(errno));
exit(1);
}
}
str_cli(std, sockfd[0]);/仅用第一个套接字与服务器交互/
exit(0);
}
void
str_cli(FILE fp, t sockfd)
{
t nbytes=0;
char sendle[MAXLINE],recvle[MAXLINE];
while (fgets(sendle, MAXLINE, fp) != NULL){//从标准输入中读取一行
write(sockfd, sendle, strlen(sendle));//将该行发送给服务器
if ((nbytes=read(sockfd, recvle, MAXLINE)) == 0){//从sockfd读取从服务器发来的数据
fprtf(stderr,"str_cli: server termated prematurely\n");
exit(1);
}
recvle[nbytes]='\0';
fputs(recvle, stdout);
}
}

当客户终止时,所以打开的描述子均由内核自动关闭,5个连接基本在同一时刻发生,相当于引发了5个FIN发往服务器,这会导致5个服务器子进程基本在同一时刻终止,从而导致5个SIGCHLD信号几乎递送给服务器父进程,示意图如下所示

也就是说,几乎在同一时刻,递送5个SIGCHLD信号给父进程,这又会僵尸进程进程的出现。因为unix一般不对信号进行排队,这就导致了5个SIGCHLD递交上去,只执行了一次sig_chld函数,剩下四个子进程便成为了僵尸进程。对于这种情况,正确的做法是调用waitpid(),而不是wait()。
,我们的服务器端代码中的信号处理函数做一点小改动,改成如下

复制代码代码如下:
void
sig_chld(t signo)
{
pid_t pid;
t stat;
while ( (pid = waitpid(-1, &stat, WNOHANG)) > 0)
prtf("child %d termated\n", pid);
return;
}

至此,我们解决了网络编程中可能遇到的三类情况
1.当派生子进程时,必须捕获SIGCHLD信号。代码片段signal(SIGCHLD,sig_chld);
2.当捕获信号时,必须处理被中断的系统调用。代码片段if(errno==EINTR) contue;
3.SIGCHLD信号处理函数必须编写正确,以防出现僵尸进程。代码片段while ( (pid = waitpid(-1, &stat, WNOHANG)) > 0)
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