Книга: UNIX: разработка сетевых приложений

Реализация 4.4BSD

Реализация 4.4BSD

Если вы никогда ранее не сталкивались с таким типом устройства сервера (несколько процессов, вызывающих функцию accept на одном и том же прослушиваемом сокете), вас, вероятно, удивляет, что это вообще может работать. Пожалуй, здесь уместен краткий экскурс, описывающий реализацию этого механизма в Беркли-ядрах (более подробную информацию вы найдете в [128]).

Родитель сначала создает прослушиваемый сокет, а затем — дочерние процессы. Напомним, что каждый раз при вызове функции fork происходит копирование всех дескрипторов в каждый дочерний процесс. На рис. 30.2 показана организация структур proc (по одной структуре на процесс), одна структура file для прослушиваемого дескриптора и одна структура socket.

Рис. 30.2. Организация структур proc, file и socket

Дескрипторы — это просто индексы массива, содержащегося в структуре proc, который ссылается на структуру file. Одна из целей дублирования дескрипторов в дочерних процессах, осуществляемого функцией fork, заключается в том, чтобы данный дескриптор в дочернем процессе ссылался на ту же структуру file, на которую этот дескриптор ссылается в родительском процессе. Каждая структура file содержит счетчик ссылок, который начинается с единицы, когда открывается первый файл или сокет, и увеличивается на единицу при каждом вызове функции fork и при каждом дублировании дескриптора (с помощью функции dup). В нашем примере с N дочерними процессами счетчик ссылок в структуре file будет содержать значение N+1 (учитывая родительский процесс, у которого по-прежнему открыт прослушиваемый дескриптор, хотя родительский процесс никогда не вызывает функцию accept).

При запуске программы создается N дочерних процессов, каждый из которых может вызывать функцию accept, и все они переводятся родительским процессом в состояние ожидания [128, с. 458]. Когда от клиента прибывает первый запрос на соединение, все N дочерних процессов «просыпаются», так как все они были переведены в состояние ожидания по одному и тому же «каналу ожидания» — полю so_timeo структуры socket, как совместно использующие один и тот же прослушиваемый дескриптор, указывающий на одну и ту же структуру socket. Хотя «проснулись» все N дочерних процессов, только один из них будет связан с клиентом. Остальные N - 1 снова перейдут в состояние ожидания, так как длина очереди клиентских запросов снова станет равна нулю, после того как первый из дочерних процессов займется обработкой поступившего запроса.

Такая ситуация иногда называется thundering herd — более или менее дословный перевод будет звучать как «общая побудка», так как все N процессов должны быть выведены из спящего состояния, хотя нужен всего один процесс, и остальные потом снова «засыпают». Тем не менее этот код работает, хотя и имеет побочный эффект — необходимость «будить» слишком много дочерних процессов каждый раз, когда требуется принять (accept) очередное клиентское соединение. В следующем разделе мы исследуем, как это влияет на производительность в целом.

Оглавление книги