【Linux】 TCP短服务编写和守护进程

TCP 短服务编写流程

  TCP服务器是面向连接的，客户端在发送数据之前需要先与服务器建立连接。 因此，TCP服务器需要能够监听客户端的连接请求。为了实现这一功能，需要将TCP服务器创建的套接字设置为监听状态，以便等待和处理客户端的连接请求。服务器在完成监听工作后，才算初始化完成。
  客户端在创建套接字后，使用 connect 函数向服务器发起连接请求，而服务器通过 accept 函数来获取客户端发来的连接请求。连接成功后，服务器和客户端才开始通信。

监听：int listen(int sockfd, int backlog);
   sockfd 为监听文件描述符。backlog 参数限制了在服务器还没有来得及接受的连接请求，可以在队列中排队等待的最大数量。当达到这个数量时，超出的连接请求将被丢弃。函数调用成功返回0，失败返回 -1，并设置错误码。

发起连接：int connect(int sockfd, const struct sockaddr *addr,socklen_t addrlen);
   客户端发起连接请求需要知道服务器的信息，因此 sockaddr 存放的服务器 IP 和 Port 信息。函数调用成功返回0，失败返回 -1，并设置错误码。

接收连接：int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);
   服务器接收请求需要记录客户端的信息，以便数据发回，因此 sockaddr 存放的服务器 IP 和 Port 信息。函数调用失败返回 -1，并设置错误码。调用成功，返回一个新的套接字描述符，这个返回的描述符和前面传入的 sockfd 不同，传入的 sockfd 是专门用来获取连接，可以称之为监听描述符。而返回的文件描述符，是为给服务器与每个客户端之间提供一条独立的、专用的通信信道，确保数据传输的隔离性和完整性。这样，即使服务器同时处理多个客户端，每个连接也能稳定地进行数据交换，互不干扰。

   由上面我们可以推出，TCP 服务器一定不能是单进程的，因为它要同时服务多个客户端，不然一个客户端连接之后，其它的连接只能阻塞住，等待第一个连接结束。而如果是多进程的服务器，客户端连接增多，系统资源消耗会非常大。对此，我们推荐使用多线程或者线程池来提供服务，如果是服务器给客户端提供的是长服务，那么多线程和线程池区别不大。而现在我们写的服务器提供的是短服务，使用线程池，就能避免线程多次的创建、销毁开销，提高效率。

进程组和会话和守护进程

   一个理想的服务器不应该放在前台，还可以让我们使用 Ctrl + C 或者发送其它信号终止，对此我们应该忽略一些信号如 SIG_PIPE，避免因为客户端关闭，服务器写回客户端失败而产生的进程终止，对具体的信号要进行具体的分析。对此我们应该将服务器放到后台，同时还得保证它不受终端登录或者注销的影响，对此我们要将它守护进程化。

进程组和会话
  在现实生活中，我们经常需要团队合作来完成一项任务。通常，这个团队会有一个领导者，我们称之为组长。即使团队里只有一个人，那个人也会承担组长的角色。在计算机的网络编程中，任务是由一个进程组完成的，组长的PID就是这个进程组PGID的组ID。我们平常编程中，进程组里面只有一个进程，所以我们感受不到。
  一个或者多个进程组构成一个会话 SID，这个会话退出以后，它里面的所有进程组都会退出。如果我们让一个进程，自己构成一个进程组自己构成一个新会话， 它的 PID和PGID和SID 相同，且不会再受到原来这个会话的登录注销影响。这样的进程，我们称之为守护进程。

  我们可以使用 pid_t setsid(void);函数使得调用进程成为一个新的会话领导者，并且不会受到终端的控制。同时需注意：规定进程组组长不能调用 setsid() 函数来创建一个新的会话，对此调用前我们可以 fork() 一下，然后关闭父进程，让子进程成为守护进程即可。

  守护进程一般以d结尾，由于守护进程不会与任何终端交互，我们将它的标准输入、标准输出和标准错误都重定向到 /dev/null。它是一个特殊的设备文件，它会丢弃所有写入其中的数据，读取它会立即返回文件结束（EOF）。通过重定向这些文件描述符，来确保守护进程不会意外地接收或发送任何用户输入或输出。

Linux自带生成守护进程的接口：int daemon(int nochdir, int noclose);
   参数 nochdir为0，则将当前工作目录切换到根目录下，否则保持不变。参数 noclose为0，则关闭标准输入、标准输出和标准错误，否则保持不变。函数调用成功返回0，失败返回-1，并设置错误码。