計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)編程 第二講 客戶－服務(wù)器軟件中的并發(fā)處理

1、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)編程,第二講 客戶/服務(wù)器軟件中的并發(fā)處理,目錄,并發(fā)的概念 網(wǎng)絡(luò)中的并發(fā) 服務(wù)器軟件中的并發(fā) 客戶軟件中的并發(fā) 操作系統(tǒng)的并發(fā)功能 一個并發(fā)例子程序,計算機(jī)通信與網(wǎng)絡(luò)編程,電子科大計算機(jī)學(xué)院,并發(fā)有真正的并發(fā)（并行： Parallelism ）和表面上的并發(fā)（并發(fā)：Concurrency）（一般采用分時機(jī)制）,計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)編程,電子科大計算機(jī)學(xué)院,并發(fā)的概念,并發(fā)模型,并行模型,單個網(wǎng)絡(luò)各個機(jī)器之間許多成對進(jìn)程好像獨立使用網(wǎng)絡(luò)資源（通道，機(jī)器等） 一個計算機(jī)系統(tǒng)中存在并發(fā)（分時） 一組機(jī)器上所有的客戶之間存在并發(fā),電子科大計算機(jī)學(xué)院,網(wǎng)絡(luò)中的并發(fā),互聯(lián)網(wǎng),C1,C2,C4 C5,C3

2、,計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)編程,單個服務(wù)器必須并發(fā)處理多個傳入請求 并發(fā)服務(wù)器可以讓多個遠(yuǎn)程用戶同時使用同一個服務(wù)，實現(xiàn)起來比較復(fù)雜 本章其余部分主要介紹術(shù)語和概念；涉及其它問題：算法，設(shè)計，運行規(guī)則等在后續(xù)各章介紹,電子科大計算機(jī)學(xué)院,服務(wù)器中的并發(fā),計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)編程,單臺機(jī)器中的各個客戶，一組機(jī)器上的所有客戶之間也可以存在并發(fā)。（圖3.1） 要使客戶軟件并發(fā)執(zhí)行，一般并不需要程序員為此特別花功夫。（因為現(xiàn)代操作系統(tǒng)一般允許用戶并發(fā)地執(zhí)行客戶程序）,電子科大計算機(jī)學(xué)院,客戶軟件的并發(fā),計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)編程,多進(jìn)程操作系統(tǒng) 進(jìn)程的概念：進(jìn)程定義了一個計算的基本單元，它是一個執(zhí)行某一個特定程序的實體，它擁有獨立的地址

3、空間、執(zhí)行堆棧、文件描述符等。 線程：一個進(jìn)程可包含多個線程，線程特點： 輕型實體（基本不擁有系統(tǒng)資源） 獨立調(diào)度和運行的基本單位 可并發(fā)執(zhí)行 共享進(jìn)程資源,電子科大計算機(jī)學(xué)院,操作系統(tǒng)的并發(fā)功能,計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)編程,操作系統(tǒng)每次只將很小一段時間（時間片，timeslicing）分給一個線程使用。 單個CPU在任一時刻只能執(zhí)行一個線程。 操作系統(tǒng)通過在所有正在執(zhí)行的線程間快速切換CPU，使得計算機(jī)看上去好像在同時執(zhí)行多個計算,操作系統(tǒng)的并發(fā)功能,計算機(jī)通信與網(wǎng)絡(luò)編程,電子科大計算機(jī)學(xué)院,#include #include pid_t fork(void) 返回： 父進(jìn)程中返回子進(jìn)程的進(jìn)程ID 子進(jìn)

4、程返回0 出錯返回1 fork后，父子進(jìn)程具有相同的數(shù)據(jù)空間、代碼空間、堆棧、所有的文件描述字；但相互之間互不影響,計算機(jī)通信與網(wǎng)絡(luò)編程,電子科大計算機(jī)學(xué)院,創(chuàng)建進(jìn)程,#include #include #include #inlcude int sum; void main(void) int i; sum = 0; for(i=1; i=5; i+) printf(The value of i is %dn,i); fflush(stdout); sum += i; printf(The sum is %dn,sum); ,計算機(jī)通信與網(wǎng)絡(luò)編程,電子科大計算機(jī)學(xué)院,一個順序執(zhí)行的C實例,#

5、include #include #include #inlcude int sum; int main(void) int i; sum = 0; fork() ； for(i=1; i=5; i+) printf(The value of i is %dn,i); fflush(stdout); sum += i; printf(The sum is %dn,sum); exit(0); ,計算機(jī)通信與網(wǎng)絡(luò)編程,電子科大計算機(jī)學(xué)院,程序的并發(fā)版本,問題：若把循環(huán)次數(shù)增加到10000次，試想輸出會怎樣？,#include #include #include #inlcude int mul,

6、sum; int main(void) int i,pid; sum = 0; mul = 1; if(pid=fork() 0) for(i=1; i=5; i+) printf(The value of i is %dn,i); fflush(stdout); sum += I; printf(The sum is %dn,sum); else if (pid = 0) for (i=1; i=5; i+) printf(The value of i is %dn,i); fflush(stdout); mul *= i; printf(The multiplex is %dn,mul);

7、 exit(0);,計算機(jī)通信與網(wǎng)絡(luò)編程,電子科大計算機(jī)學(xué)院,另一并發(fā)版本,include int execl(const char *path, const char *arg, .); 系統(tǒng)調(diào)用execl執(zhí)行另一個程序。但調(diào)用execl并不創(chuàng)建新進(jìn)程，所以前后的進(jìn)程ID并未改變，execl只是用另一個新程序替換了當(dāng)前進(jìn)程的正文、數(shù)據(jù)、堆棧； path 是要執(zhí)行的二進(jìn)制文件或腳本的完整路徑。 arg是要傳給程序的完整參數(shù)列表，包括arg0,一般是執(zhí)行程序的名字。 最后一個參數(shù)可為NULL。,計算機(jī)通信與網(wǎng)絡(luò)編程,電子科大計算機(jī)學(xué)院,執(zhí)行新的代碼,int mul; int main(void)

8、 int i,pid; mul = 1; if(pid=fork() 0) execl(./sum,./sum,NULL); else if (pid = 0) for (i=1; i=5; i+) printf(The value of i is %dn,i); fflush(stdout); mul *= i; printf(The multiplex is %dn,mul); else exit(1); exit(0); ,計算機(jī)通信與網(wǎng)絡(luò)編程,電子科大計算機(jī)學(xué)院,執(zhí)行新程序的例子,OS的時間分片機(jī)制保證快速切換 線程切換的時候，會發(fā)生上下文切換 上下文：線程的執(zhí)行環(huán)境 切換的開銷 設(shè)計

9、協(xié)議軟件的時候，需要設(shè)法將上下文切換的次數(shù)減到最少 保證并發(fā)處理的好處比上下文切換的開銷多 服務(wù)器的設(shè)計策略包括：非并發(fā)，單線程進(jìn)程并發(fā)，多線程進(jìn)程并發(fā),計算機(jī)通信與網(wǎng)絡(luò)編程,電子科大計算機(jī)學(xué)院,上下文切換,某些OS允許單個線程控制并發(fā)的輸入輸出操作 線程使用select詢問操作系統(tǒng)I/O設(shè)備的情況 例子： 用戶從TCP接收數(shù)據(jù)并且顯示，還允許用戶從鍵盤輸入命令控制顯示。 兩個輸入：TCP連接, 鍵盤 總是等著一個輸入，會阻塞 使用select詢問輸入是否就緒,計算機(jī)通信與網(wǎng)絡(luò)編程,電子科大計算機(jī)學(xué)院,并發(fā)和異步I/O,并發(fā)可以減少網(wǎng)絡(luò)客戶的服務(wù)等待 服務(wù)器中的并發(fā)需要編程實現(xiàn) fork和ex

10、ecve的使用 操作系統(tǒng)中的并發(fā)實現(xiàn)：時間分片 并發(fā)的代價：上下文切換 Select調(diào)用允許單個的進(jìn)程管理并發(fā)I/O,計算機(jī)通信與網(wǎng)絡(luò)編程,電子科大計算機(jī)學(xué)院,總結(jié),The fflush function flushes a stream. If the file associated with stream is open for output, fflush writes to that file the contents of the buffer associated with the stream. If the stream is open for input, fflush clears the contents of the buffer. fflush negates the effect of any prior call to ungetc against stream. Also, fflush(NULL) flushes all streams opened for output. The stream remains open after the call. fflush has no