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  • 7.1 服务器僵尸进程处理、客户端多个连接同时断开

    　　我们先看一下服务器中存在僵尸进程的情况。

    服务器是多进程模型，客户端是单进程。

    服务器程序如下：

      1 #include <sys/types.h>
  2 #include <unistd.h>
  3 #include <stdlib.h>
  4 #include <stdio.h>
  5 #include <string.h>
  6 #include <errno.h>
  7 #include <arpa/inet.h>
  8 #include <sys/socket.h>
  9 #include <netinet/in.h>
 10 #include <sys/socket.h>
 11 #include <netinet/ip.h> /* superset of previous */
 12 
 13 
 14 int main()
 15 {
 16     int sockfd = 0;
 17     sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
 18     
 19     if(sockfd == -1)
 20     {
 21         perror("socket error");
 22         exit(0);
 23     }
 24     
 25     struct sockaddr_in addr;
 26     addr.sin_family = AF_INET;
 27     addr.sin_port = htons(8001);
 28     inet_aton("192.168.31.128", &addr.sin_addr);
 29     //addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.6.249");
 30     //addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
 31     
 32     int optval = 1;
 33     if( setsockopt(sockfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &optval, sizeof(optval)) < 0)
 34     {
 35         perror("setsockopt error");
 36         exit(0);    
 37     }
 38     
 39     if( bind(sockfd, (struct sockaddr *)&addr, sizeof(addr)) < 0)
 40     {
 41         perror("bind error");
 42         exit(0);
 43     }
 44     
 45     if(listen(sockfd, SOMAXCONN) < 0)
 46     {
 47         perror("listen error");
 48         exit(0);
 49     }
 50     
 51     struct sockaddr_in peeraddr;
 52     socklen_t peerlen;
 53     
 54     int conn = 0;
 55     
 56     while(1)
 57     {
 58         conn = accept(sockfd, (struct sockaddr *)&peeraddr, &peerlen);
 59         if(conn == -1)
 60         {
 61             perror("accept error");
 62             exit(0);
 63         }
 64         
 65         char *p = NULL;
 66         int peerport = 0;
 67         p = inet_ntoa(peeraddr.sin_addr);
 68         peerport = ntohs(peeraddr.sin_port);
 69         printf("peeraddr = %s
 peerport = %d
", p, peerport);
 70         
 71         pid_t pid = fork();
 72         
 73         if(pid == -1)
 74         {
 75             perror("fork error");
 76             exit(0);
 77         }
 78         
 79         if(pid == 0)
 80         {
 81             char recvbuf[1024] = {0};
 82             int ret = 0;
 83             while(1)
 84             {
 85                 ret = read(conn, recvbuf, sizeof(recvbuf));
 86         
 87                 if(ret == 0)
 88                 {
 89                     printf("peer closed 
");
 90                     exit(0);
 91                 }
 92                 else if(ret < 0)
 93                 {
 94                     perror("read error");
 95                     exit(0);
 96                 }
 97         
 98                 fputs(recvbuf, stdout);
 99         
100                 write(conn, recvbuf, ret);
101             }    
102         }
103     }
104     
105     close(conn);
106     close(sockfd);
107     
108     return 0;
109 }

    客户端程序如下：

     1 #include <sys/types.h>
 2 #include <unistd.h>
 3 #include <stdlib.h>
 4 #include <stdio.h>
 5 #include <string.h>
 6 #include <errno.h>
 7 #include <arpa/inet.h>
 8 #include <sys/socket.h>
 9 #include <netinet/in.h>
10 #include <sys/socket.h>
11 #include <netinet/ip.h> /* superset of previous */
12 
13 int main()
14 {
15     int sockfd = 0;
16     sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
17     
18     struct sockaddr_in addr;
19     addr.sin_family = AF_INET;
20     addr.sin_port = htons(8001);
21     inet_aton("192.168.31.128", &addr.sin_addr);
22     //addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.31.128");
23     
24     if( connect(sockfd, (struct sockaddr *)&addr, sizeof(addr)) == -1 )
25     {
26         perror("connect error");
27         exit(0);
28     }
29     
30     char recvbuf[1024] = {0};
31     char sendbuf[1024] = {0};
32     int ret = 0;
33     
34     while(fgets(sendbuf, sizeof(sendbuf), stdin) != NULL)
35     {
36         write(sockfd, sendbuf, strlen(sendbuf));
37         
38         ret = read(sockfd, recvbuf, sizeof(recvbuf));
39         
40         fputs(recvbuf, stdout);
41         memset(recvbuf, 0, sizeof(recvbuf));
42         memset(sendbuf, 0, sizeof(sendbuf));
43 
44     }
45     
46     close(sockfd);
47     
48     return 0;
49 }

    执行结果如下：

    可以看到，当客户端使用ctrl+c关闭时，服务器中的子进程成了僵尸进程。这是因为，子进程死了，但是没有进程给它收尸，我们可以调用signal(SIGCHLD, SIG_IGN)函数告诉内核，忽略SIGCHLD信号，让内核来处理SIGCHLD信号，也即让内核收尸，但是工程中一般不这样做。一般是注册信号让父进程调用wait来收尸。

    修改服务器程序，加入信号处理函数，如下所示：

      1 #include <sys/types.h>
  2 #include <unistd.h>
  3 #include <stdlib.h>
  4 #include <stdio.h>
  5 #include <string.h>
  6 #include <errno.h>
  7 #include <signal.h>
  8 #include <arpa/inet.h>
  9 #include <sys/socket.h>
 10 #include <netinet/in.h>
 11 #include <sys/socket.h>
 12 #include <netinet/ip.h> /* superset of previous */
 13 
 14 void handler(int num)
 15 {
 16     printf("child die
");
 17     wait(NULL);
 18 }
 19 
 20 int main()
 21 {
 22     int sockfd = 0;
 23     signal(SIGCHLD, handler);
 24     sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
 25     
 26     if(sockfd == -1)
 27     {
 28         perror("socket error");
 29         exit(0);
 30     }
 31     
 32     struct sockaddr_in addr;
 33     addr.sin_family = AF_INET;
 34     addr.sin_port = htons(8001);
 35     inet_aton("192.168.31.128", &addr.sin_addr);
 36     //addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.6.249");
 37     //addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
 38     
 39     int optval = 1;
 40     if( setsockopt(sockfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &optval, sizeof(optval)) < 0)
 41     {
 42         perror("setsockopt error");
 43         exit(0);    
 44     }
 45     
 46     if( bind(sockfd, (struct sockaddr *)&addr, sizeof(addr)) < 0)
 47     {
 48         perror("bind error");
 49         exit(0);
 50     }
 51     
 52     if(listen(sockfd, SOMAXCONN) < 0)
 53     {
 54         perror("listen error");
 55         exit(0);
 56     }
 57     
 58     struct sockaddr_in peeraddr;
 59     socklen_t peerlen;
 60     
 61     int conn = 0;
 62     
 63     while(1)
 64     {
 65         conn = accept(sockfd, (struct sockaddr *)&peeraddr, &peerlen);
 66         if(conn == -1)
 67         {
 68             perror("accept error");
 69             exit(0);
 70         }
 71         
 72         char *p = NULL;
 73         int peerport = 0;
 74         p = inet_ntoa(peeraddr.sin_addr);
 75         peerport = ntohs(peeraddr.sin_port);
 76         printf("peeraddr = %s
 peerport = %d
", p, peerport);
 77         
 78         pid_t pid = fork();
 79         
 80         if(pid == -1)
 81         {
 82             perror("fork error");
 83             exit(0);
 84         }
 85         
 86         if(pid == 0)
 87         {
 88             char recvbuf[1024] = {0};
 89             int ret = 0;
 90             while(1)
 91             {
 92                 ret = read(conn, recvbuf, sizeof(recvbuf));
 93         
 94                 if(ret == 0)
 95                 {
 96                     printf("peer closed 
");
 97                     exit(0);
 98                 }
 99                 else if(ret < 0)
100                 {
101                     perror("read error");
102                     exit(0);
103                 }
104         
105                 fputs(recvbuf, stdout);
106         
107                 write(conn, recvbuf, ret);
108             }    
109         }
110     }
111     
112     close(conn);
113     close(sockfd);
114     
115     return 0;
116 }

    执行结果如下：

    由上图可以看到服务器中子进程死掉后，不存在僵尸进程。而且服务器还正常工作，我们重启客户端，依然可以正常发送数据。

     下面我们研究多个客户端连接服务器，并且同时死掉的情况，模型如下：

    上图中，5个客户端连接服务器，并且同时死掉，则TCP IP协议栈会同时向服务器发送5个FIN，服务器中的5个子进程也会同时退出，这时就会向父进程同时发送5个SIGCHLD信号，但是我们知道SIGCHLD信号是不可靠信号，有可能会丢失，父进程有可能会收到1个、2个。。。或者5个，具体收到几个SIGCHLD信号是不确定的。

    服务器程序如下：

      1 #include <sys/types.h>
  2 #include <unistd.h>
  3 #include <stdlib.h>
  4 #include <stdio.h>
  5 #include <string.h>
  6 #include <errno.h>
  7 #include <signal.h>
  8 #include <arpa/inet.h>
  9 #include <sys/socket.h>
 10 #include <netinet/in.h>
 11 #include <sys/socket.h>
 12 #include <netinet/ip.h> /* superset of previous */
 13 
 14 void handler(int num)
 15 {
 16     printf("child die
");
 17     wait(NULL);
 18 }
 19 
 20 int main()
 21 {
 22     int sockfd = 0;
 23     signal(SIGCHLD, handler);
 24     sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
 25     
 26     if(sockfd == -1)
 27     {
 28         perror("socket error");
 29         exit(0);
 30     }
 31     
 32     struct sockaddr_in addr;
 33     addr.sin_family = AF_INET;
 34     addr.sin_port = htons(8001);
 35     inet_aton("192.168.31.128", &addr.sin_addr);
 36     //addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.6.249");
 37     //addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
 38     
 39     int optval = 1;
 40     if( setsockopt(sockfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &optval, sizeof(optval)) < 0)
 41     {
 42         perror("setsockopt error");
 43         exit(0);    
 44     }
 45     
 46     if( bind(sockfd, (struct sockaddr *)&addr, sizeof(addr)) < 0)
 47     {
 48         perror("bind error");
 49         exit(0);
 50     }
 51     
 52     if(listen(sockfd, SOMAXCONN) < 0)
 53     {
 54         perror("listen error");
 55         exit(0);
 56     }
 57     
 58     struct sockaddr_in peeraddr;
 59     socklen_t peerlen;
 60     
 61     int conn = 0;
 62     
 63     while(1)
 64     {
 65         conn = accept(sockfd, (struct sockaddr *)&peeraddr, &peerlen);
 66         if(conn == -1)
 67         {
 68             perror("accept error");
 69             exit(0);
 70         }
 71         
 72         char *p = NULL;
 73         int peerport = 0;
 74         p = inet_ntoa(peeraddr.sin_addr);
 75         peerport = ntohs(peeraddr.sin_port);
 76         printf("peeraddr = %s
 peerport = %d
", p, peerport);
 77         
 78         pid_t pid = fork();
 79         
 80         if(pid == -1)
 81         {
 82             perror("fork error");
 83             exit(0);
 84         }
 85         
 86         if(pid == 0)
 87         {
 88             char recvbuf[1024] = {0};
 89             int ret = 0;
 90             while(1)
 91             {
 92                 ret = read(conn, recvbuf, sizeof(recvbuf));
 93         
 94                 if(ret == 0)
 95                 {
 96                     printf("peer closed 
");
 97                     exit(0);
 98                 }
 99                 else if(ret < 0)
100                 {
101                     perror("read error");
102                     exit(0);
103                 }
104         
105                 fputs(recvbuf, stdout);
106         
107                 write(conn, recvbuf, ret);
108             }    
109         }
110     }
111     
112     close(conn);
113     close(sockfd);
114     
115     return 0;
116 }

    客户端程序如下：

     1 #include <sys/types.h>
 2 #include <unistd.h>
 3 #include <stdlib.h>
 4 #include <stdio.h>
 5 #include <string.h>
 6 #include <errno.h>
 7 #include <arpa/inet.h>
 8 #include <sys/socket.h>
 9 #include <netinet/in.h>
10 #include <sys/socket.h>
11 #include <netinet/ip.h> /* superset of previous */
12 
13 int main()
14 {
15     int sockfd[5];
16     
17     int i = 0;
18     
19     for(i = 0; i < 5; i++)
20     {
21         sockfd[i] = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
22     
23         struct sockaddr_in addr;
24         addr.sin_family = AF_INET;
25         addr.sin_port = htons(8001);
26         inet_aton("192.168.31.128", &addr.sin_addr);
27         //addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.31.128");
28     
29         if( connect(sockfd[i], (struct sockaddr *)&addr, sizeof(addr)) == -1 )
30         {
31             perror("connect error");
32             exit(0);
33         }
34     }
35     
36     char recvbuf[1024] = {0};
37     char sendbuf[1024] = {0};
38     int ret = 0;
39 
40     while(fgets(sendbuf, sizeof(sendbuf), stdin) != NULL)
41     {
42         write(sockfd[0], sendbuf, strlen(sendbuf));
43     
44         ret = read(sockfd[0], recvbuf, sizeof(recvbuf));
45     
46         fputs(recvbuf, stdout);
47         memset(recvbuf, 0, sizeof(recvbuf));
48         memset(sendbuf, 0, sizeof(sendbuf));
49 
50     }
51     
52     
53     return 0;
54 }

    客户端中我们建立了5个连接，但是只用第一个连接和服务器通信，执行结果和网络状态如下：

    现在我们杀死客户端，结果如下：

    从输出可以看到，服务器中的父进程只收到了一个SIGCHLD信号，也只给一个子进程收了尸，其他四个子进程成了僵尸进程。

    为了消除这种服务器模型下的僵尸进程，我们改进服务器程序，如下所示：

      1 #include <sys/types.h>
  2 #include <unistd.h>
  3 #include <stdlib.h>
  4 #include <stdio.h>
  5 #include <string.h>
  6 #include <errno.h>
  7 #include <signal.h>
  8 #include <arpa/inet.h>
  9 #include <sys/socket.h>
 10 #include <netinet/in.h>
 11 #include <sys/socket.h>
 12 #include <netinet/ip.h> /* superset of previous */
 13 
 14 void handler(int num)
 15 {
 16     int mypid = 0;
 17     while((mypid = waitpid(-1, NULL, WNOHANG)) > 0)
 18     {
 19         printf("child %d die
", mypid);
 20     }
 21 }
 22 
 23 int main()
 24 {
 25     int sockfd = 0;
 26     signal(SIGCHLD, handler);
 27     sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
 28     
 29     if(sockfd == -1)
 30     {
 31         perror("socket error");
 32         exit(0);
 33     }
 34     
 35     struct sockaddr_in addr;
 36     addr.sin_family = AF_INET;
 37     addr.sin_port = htons(8001);
 38     inet_aton("192.168.31.128", &addr.sin_addr);
 39     //addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.6.249");
 40     //addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
 41     
 42     int optval = 1;
 43     if( setsockopt(sockfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &optval, sizeof(optval)) < 0)
 44     {
 45         perror("setsockopt error");
 46         exit(0);    
 47     }
 48     
 49     if( bind(sockfd, (struct sockaddr *)&addr, sizeof(addr)) < 0)
 50     {
 51         perror("bind error");
 52         exit(0);
 53     }
 54     
 55     if(listen(sockfd, SOMAXCONN) < 0)
 56     {
 57         perror("listen error");
 58         exit(0);
 59     }
 60     
 61     struct sockaddr_in peeraddr;
 62     socklen_t peerlen;
 63     
 64     int conn = 0;
 65     
 66     while(1)
 67     {
 68         conn = accept(sockfd, (struct sockaddr *)&peeraddr, &peerlen);
 69         if(conn == -1)
 70         {
 71             perror("accept error");
 72             exit(0);
 73         }
 74         
 75         char *p = NULL;
 76         int peerport = 0;
 77         p = inet_ntoa(peeraddr.sin_addr);
 78         peerport = ntohs(peeraddr.sin_port);
 79         printf("peeraddr = %s
 peerport = %d
", p, peerport);
 80         
 81         pid_t pid = fork();
 82         
 83         if(pid == -1)
 84         {
 85             perror("fork error");
 86             exit(0);
 87         }
 88         
 89         if(pid == 0)
 90         {
 91             char recvbuf[1024] = {0};
 92             int ret = 0;
 93             while(1)
 94             {
 95                 ret = read(conn, recvbuf, sizeof(recvbuf));
 96         
 97                 if(ret == 0)
 98                 {
 99                     printf("peer closed 
");
100                     exit(0);
101                 }
102                 else if(ret < 0)
103                 {
104                     perror("read error");
105                     exit(0);
106                 }
107         
108                 fputs(recvbuf, stdout);
109         
110                 write(conn, recvbuf, ret);
111             }    
112         }
113     }
114     
115     close(conn);
116     close(sockfd);
117     
118     return 0;
119 }

    客户端程序如下：

     1 #include <sys/types.h>
 2 #include <unistd.h>
 3 #include <stdlib.h>
 4 #include <stdio.h>
 5 #include <string.h>
 6 #include <errno.h>
 7 #include <arpa/inet.h>
 8 #include <sys/socket.h>
 9 #include <netinet/in.h>
10 #include <sys/socket.h>
11 #include <netinet/ip.h> /* superset of previous */
12 
13 int main()
14 {
15     int sockfd[5];
16     
17     int i = 0;
18     
19     for(i = 0; i < 5; i++)
20     {
21         sockfd[i] = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
22     
23         struct sockaddr_in addr;
24         addr.sin_family = AF_INET;
25         addr.sin_port = htons(8001);
26         inet_aton("192.168.31.128", &addr.sin_addr);
27         //addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.31.128");
28     
29         if( connect(sockfd[i], (struct sockaddr *)&addr, sizeof(addr)) == -1 )
30         {
31             perror("connect error");
32             exit(0);
33         }
34         
35         struct sockaddr_in localaddr;
36         socklen_t addrlen = sizeof(localaddr);
37         if(getsockname(sockfd[i], (struct sockaddr*)&localaddr, &addrlen) < 0)
38         {
39             perror("getsockname error");
40             exit(0);
41         }
42         
43         printf("ip=%s  port=%d
", inet_ntoa(localaddr.sin_addr), ntohs(localaddr.sin_port));
44         
45     }
46     
47     char recvbuf[1024] = {0};
48     char sendbuf[1024] = {0};
49     int ret = 0;
50 
51     while(fgets(sendbuf, sizeof(sendbuf), stdin) != NULL)
52     {
53         write(sockfd[0], sendbuf, strlen(sendbuf));
54     
55         ret = read(sockfd[0], recvbuf, sizeof(recvbuf));
56     
57         fputs(recvbuf, stdout);
58         memset(recvbuf, 0, sizeof(recvbuf));
59         memset(sendbuf, 0, sizeof(sendbuf));
60 
61     }
62     
63     
64     return 0;
65 }

    执行结果如下：

    可以看到客户端关掉之后，服务器中的子进程全部退出，而且正常的被父进程收尸了，没有产生僵尸进程。我们改进了服务器端的信号处理函数，调用了waitpid，具体如下：mypid = waitpid(-1, NULL, WNOHANG)

    第一个参数-1表示等待任何一个子进程死亡，第三个参数WNOHANG表示，当没有子进程存在时，waitpid函数立即返回0。加上while循环，可以等待所有的子进程死亡。

    客户端程序中的35-45行我们增加了函数getsockname，这个函数用于获取套接字上绑定的地址（包括ip地址和端口号），这个套接字必须是已经连接的。我们客户端程序一般不指定地址，而是让connect函数自动分配，但是物理机一般有多个ip，所以想要知道具体的地址值，只能调用这个函数获取，而且套接字必须是已经连接好的。

    getpeername是获取对端的地址，参数也必须是已连接的套接字。假设服务器调用accept函数时，没有传入有效指针来获取对等端IP，但是后面有可能想获取对等端IP，则这时候可以调用getpeername来完成这项工作。
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