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我正在为学校作业实现一个简单的多线程 Web 服务器，并且遇到了一些与用于每个连接的连接文件描述符的同步问题。我最初的问题是一个线程有时会关闭文件描述符（conn_fd），因为文件描述符也在另一个线程中使用。当其他线程尝试 send() 或 recv() 时，这将导致错误的文件描述符错误。

我的解决方法是存储每个文件描述符是否高达 1000（我知道任意数字和容易出错）当前是否打开。如果 accept() 返回的文件描述符已经打开，我的程序调用 fcntl(conn_fd, F_DUPFD, 0); 创建一个重复的文件描述符，以便一个线程不会无意中关闭另一个线程需要使用的连接。我的程序似乎比我开始跟踪打开的文件描述符之前运行得更好，但我仍然有一些同步问题，我不知道如何解决。每个线程的启动路由中的 conn_fd，process_connection_request() 似乎被破坏了。

我在对我的服务器运行 Siege 时尝试使用 Helgrind 来隔离问题。不幸的是，我的代码在 Helgrind 下运行时从未崩溃。它确实表明 conn_fd 存在潜在的竞争条件，但我认为将我在 main() 和 process_connection_request() 中的互斥体包装起来可以解决这个问题。我以前从未开发过任何多线程或套接字程序，我怀疑我缺少一些简单的东西。非常感谢有关如何解决发送和接收时文件描述符错误的问题的任何见解和建议。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <math.h>
#include <fcntl.h>
#include <time.h>
#include <signal.h>
#include <pthread.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>

#define SERVER_PORT 50040
#define MAX_LISTEN_BACKLOG 1024
#define MAX_FILENAME_LENGTH 255
#define REQUEST_BUFF_SIZE 8192
#define THREAD_POOL_SIZE 16

// function prototypes
int int_len(int i);
void *process_connection_request(void *conn_fd);
void sig_handler(int sig);

pthread_t thread;
pthread_attr_t thread_attr;
pthread_mutex_t conn_fd_mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
pthread_mutex_t stats_mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;

int sock_fd;
int conn_fds_open[1000];

int main(void)
{
    struct sockaddr_in server_addr;
    struct sockaddr_in client_addr;
    int conn_fd;
    int client_len = sizeof(client_addr);

    if((sock_fd = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0)) < 0)
    {
        perror("socket() Failed");
        exit(EXIT_FAILURE);     
    }

    // set socket options so that we can reuse the socket
    const int sock_opt_val = 1;
    const socklen_t sock_opt_len = sizeof(sock_opt_val);
    setsockopt(sock_fd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, (void *) &sock_opt_val, sock_opt_len);

    memset(&conn_fds_open, 0, 1000 * sizeof(int));
    memset(&server_addr.sin_zero, 0, sizeof(server_addr.sin_zero));
    server_addr.sin_family = AF_INET;
    server_addr.sin_port = htons(SERVER_PORT);
    server_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;

    if(bind(sock_fd, (struct sockaddr *)&server_addr, sizeof(server_addr)) < 0)
    {
        perror("bind() Failed");
        close(sock_fd);
        exit(EXIT_FAILURE);         
    }

    if(listen(sock_fd, MAX_LISTEN_BACKLOG) < 0)
    {
        perror("listen() Failed");
        close(sock_fd);
        exit(EXIT_FAILURE);     
    }

    if(pthread_attr_init(&thread_attr) != 0)
    {
        perror("pthread_attr_init Failed");
        close(sock_fd);
        exit(EXIT_FAILURE);         
    }

    if(pthread_attr_setdetachstate(&thread_attr, PTHREAD_CREATE_DETACHED) != 0)
    {
        perror("pthread_attr_setdetachstate Failed");
        close(sock_fd);
        exit(EXIT_FAILURE);     
    }

    signal(SIGINT, sig_handler);
    printf("sock_fd %d\n", sock_fd);

    while(1)
    {
        if((conn_fd = accept(sock_fd, (struct sockaddr *)&client_addr, &client_len)) < 0)
        {
            perror("accept() Failed");
            close(sock_fd);
            exit(EXIT_FAILURE);     
        }

        pthread_mutex_lock(&conn_fd_mutex);
        if(conn_fds_open[conn_fd] == 1)
        {
            conn_fd = fcntl(conn_fd, F_DUPFD, 0);
        }

        conn_fds_open[conn_fd] = 1;
        printf("main fd: %d\n", conn_fd);
        pthread_mutex_unlock(&conn_fd_mutex);
        pthread_create(&thread, &thread_attr, process_connection_request, (void *)&conn_fd);
    }
}

int int_len(int i)
{
    return (i == 0) ? 1 : floor(log10(abs(i))) + 1;
}

void *process_connection_request(void *conn_fd_ptr)
{
    FILE *requested_file = NULL;
    FILE *stats_file = NULL;
    char *request_buff;
    char *response_buff;
    char *file_buff;
    char *stats_buff;
    char *filename_start;
    char *filename_stop;
    char requested_filename[MAX_FILENAME_LENGTH];
    int conn_fd = *(int *)conn_fd_ptr;
    int requested_file_size;
    int response_buff_size;
    int stats_buff_size;
    int amt_sent = 0;
    int response_code;
    time_t now;
    char time_buff[30];
    time(&now);
    strftime(time_buff, 30, "%a, %d %b %Y %X GMT", gmtime(&now));

    printf("thread fd: %d\n", conn_fd);

    if((request_buff = calloc(REQUEST_BUFF_SIZE, sizeof(char))) == NULL)
    {
        perror("Calloc Failed");
        close(conn_fd);
        close(sock_fd);
        exit(EXIT_FAILURE);     
    }

    if(recv(conn_fd, (void *)request_buff, REQUEST_BUFF_SIZE, 0) < 0)
    {
        perror("recv() Failed");
        close(conn_fd);
        close(sock_fd);
        exit(EXIT_FAILURE); 
    }

    // extract the filename from the request header
    filename_start = &request_buff[5];
    filename_stop = strstr(request_buff, " HTTP");

    if((strncmp(request_buff, "GET /", 5) != 0) || (filename_stop == NULL))
    {
        perror("Invalid Request");
        close(conn_fd);
        close(sock_fd);
        exit(EXIT_FAILURE);         
    }

    strncpy(requested_filename, &request_buff[5], filename_stop - filename_start);
    free(request_buff);
    requested_filename[filename_stop - filename_start] = '\0';

    if((requested_file = fopen(requested_filename, "r")) != NULL)
    {
        response_code = 200;
        fseek(requested_file, 0, SEEK_END);
        requested_file_size = ftell(requested_file);
        fseek(requested_file, 0, SEEK_SET);
        file_buff = calloc(requested_file_size + 1, sizeof(char));
        response_buff = calloc((83 + strlen(time_buff) + int_len(requested_file_size) + requested_file_size), sizeof(char));

        if(file_buff == NULL || response_buff == NULL)
        {
            perror("Calloc Failed");
            close(conn_fd);
            close(sock_fd);
            exit(EXIT_FAILURE);             
        }

        fread(file_buff, 1, requested_file_size, requested_file);
        response_buff_size = sprintf(response_buff, "HTTP/1.1 200 OK\nDATE: %s\nContent-Length: %d\nConnection: close\nContent-Type: text/html\n\n%s", time_buff, requested_file_size, file_buff);
        free(file_buff);
        fclose(requested_file);     
    }
    else
    {
        response_code = 404;
        response_buff = malloc(25 * sizeof(char));
        strcpy(response_buff, "HTTP/1.1 404 Not Found\n\n");
        response_buff_size = 25;
    }

    while(amt_sent < response_buff_size)
    {
        int ret = send(conn_fd, response_buff + amt_sent, response_buff_size - amt_sent, 0);
        if (ret < 0)
        {
            perror("send() Failed.");
            close(conn_fd);
            close(sock_fd);
            exit(EXIT_FAILURE); 
        }
        amt_sent += ret;        
    }

    free(response_buff);
    pthread_mutex_lock(&conn_fd_mutex);
    conn_fds_open[conn_fd] = 0;
    close(conn_fd);
    pthread_mutex_unlock(&conn_fd_mutex);

    // yield to any other connection threads before writing to the stats file
    pthread_yield();    

    pthread_mutex_lock(&stats_mutex);
    if((stats_file = fopen("stats.txt", "a")) != NULL)
    {
        if((stats_buff = malloc((strlen(time_buff) + 51 + strlen(requested_filename)) * sizeof(char))) != NULL)
        {
            stats_buff_size = sprintf(stats_buff, "Date - %s | Response Code - %d | Requested File - %s\n", time_buff, response_code, requested_filename);
            fwrite(stats_buff, stats_buff_size, 1, stats_file);
            free(stats_buff);
        }

        fclose(stats_file);
    }
    pthread_mutex_unlock(&stats_mutex);
}

void sig_handler(int sig)
{
    close(sock_fd);
    exit(0);
}
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1 回答 1

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由于返回的套接字（文件）描述符accept()通过引用传递给线程函数，可能会发生争用情况。

然后它被异步分配给套接字（文件）描述符的线程函数特定副本。后者可能发生在引用的套接字（文件）描述符的值由于下一次调用而发生更改之后accept()。

要改变这个

  • 要么滥用作为整数传递给线程函数的 void 指针（不推荐）
  • 或动态创建 an 的实例int以将accept()调用结果分配给。

此外（由Nemo评论）accept()总是返回一个新的套接字。

于 2012-12-10T07:53:57.120 回答