TCP 服务器高并发实现：单进程、多进程及多线程模型详解

TCP 服务器整体流程

一个最基础的 TCP 服务器，需要经历以下步骤：

socket() bind() listen() accept() read()/write() close()

流程图可以理解为：

创建套接字 → 绑定端口 → 开始监听 → 等待客户端连接 → 收发数据 → 关闭连接

我们知道 TCP 是连接的、可靠的传输层协议，所以每一个客户端在访问服务器的时候都会建立连接（也就是三次握手）。在客户端没有申请建立连接的时候，服务器要始终保持监听状态（调用系统调用接口 listen），因为用户可能在任意时间对服务器进行访问。一旦客户端进行申请连接（调用系统调用接口 connect），服务器就得与客户端进行连接（调用系统调用接口 accept），然后与客户端进行通信，通信结束后进行关闭。

为什么有 listenfd 还要 accept 生成新的 sockfd？

这是一个关于 TCP 网络编程中的常见问题。我们通过 socket 已经创建了一个 listenfd，为什么还要系统调用 accept 再创建一个 sockfd 呢？

我们可以用生活中的例子来理解：商场的美食区派专人拉客（张三），吸引顾客进店后交给店内员工（李四）接待。张三继续出去拉客，李四负责服务。这样张三一直负责监听新顾客，李四负责具体服务。

这就是 TCP 的设计思想：

• listenfd：专门负责接收新连接
• sockfd：专门负责和客户端通信

单进程版本

TCP 服务端

class Server {
public:
    Server(uint16_t server_port, std::string server_ip) : server_port_(server_port), server_ip_(server_ip) { }
    void init() {
        listenfd_ = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
        if (listenfd_ < 0) {
            printf("listenfd_ create error!!!\n");
            exit(1);
        }
        printf("listenfd_ create successful!!!, listenfd_:%d\n", listenfd_);
        struct sockaddr_in server;
        memset(&server, 0, sizeof server);
        server.sin_family = AF_INET;
        server.sin_port = (server_port_);
        (AF_INET, server_ip_.(), &(server.sin_addr));
         ((listenfd_, ( sockaddr *)&server, (server)) < ) {
            ();
            ();
        }
        ();
         ((listenfd_, ) < ) {
            ();
            ();
        }
        ();
    }
    {
         () {
             buffer[];
             s = (sockfd, buffer, (buffer) - );
             (s > ) {
                buffer[s] = ;
                (, buffer);
                std::string info = ;
                info += buffer;
                (sockfd, info.(), info.());
            }   (s == ) {
                ();
                ;
            }  {
                ();
                ;
            }
        }
    }
    {
         () {
              client;
             len = (client);
             sockfd = (listenfd_, ( sockaddr *)&client, &len);
             (sockfd < ) {
                ();
            }
            (, sockfd);
             client_port = (client.sin_port);
             client_ip[];
            (AF_INET, &(client.sin_addr), client_ip,  client_ip);
            (sockfd, client_ip, client_port);
            (sockfd);
        }
    }
    ~() {
        (listenfd_);
    }
:
     listenfd_;
     server_port_;
    std::string server_ip_;
};