【进阶】构建多进程TCP服务器

# 1. 多进程TCP服务器概述**

多进程TCP服务器是一种网络服务器，它利用多个进程来处理客户端连接。与单进程服务器相比，多进程服务器具有更好的并发性和可扩展性，可以同时处理更多的客户端请求。

多进程TCP服务器的原理是，当一个客户端连接到服务器时，服务器会创建一个新的进程来处理该连接。这个子进程独立于主进程运行，它负责处理客户端请求、发送和接收数据。主进程则负责监听新的客户端连接并创建子进程。

这种多进程架构的好处在于，每个客户端连接都是由一个独立的进程处理的，因此不会相互影响。如果一个子进程崩溃或出现问题，它不会影响其他子进程或主进程。此外，多进程服务器可以轻松地扩展到多核或多CPU系统，从而提高性能。

# 2. 多进程TCP服务器的理论基础

### 2.1 多进程编程概念

#### 2.1.1 进程和线程的区别

* **进程：**
* 独立运行的程序实例，拥有自己的内存空间和资源
* 每个进程都有自己的代码、数据、堆栈和文件描述符
* **线程：**
* 进程中的一个执行单元，与其他线程共享进程的内存空间和资源
* 线程之间通过共享内存进行通信，开销较小

#### 2.1.2 多进程编程的优势和劣势

**优势：**

* **隔离性：** 每个进程都是独立的，一个进程崩溃不会影响其他进程
* **并发性：** 可以在同一时间运行多个进程，提高并发处理能力
* **资源管理：** 每个进程都有自己的资源分配，可以根据需要进行调整

**劣势：**

* **开销：** 创建和销毁进程比线程更耗费资源
* **通信：** 进程之间需要通过 IPC（进程间通信）机制进行通信，开销较大
* **同步：** 多个进程同时访问共享资源时，需要考虑同步机制，避免数据竞争

### 2.2 TCP网络编程基础

#### 2.2.1 TCP协议简介

* **TCP（传输控制协议）：** 面向连接、可靠的传输层协议
* **特点：**
* 提供可靠的数据传输，保证数据完整性
* 支持流量控制和拥塞控制，确保网络资源的合理分配
* 建立连接前需要进行三次握手，断开连接需要进行四次挥手

#### 2.2.2 Socket编程模型

* **Socket：** 网络通信的抽象接口，提供对底层网络协议的访问
* **Socket编程模型：**
* **客户端：** 创建一个 Socket，并使用 `connect()` 函数连接到服务器
* **服务器：** 创建一个 Socket，并使用 `bind()` 和 `listen()` 函数监听客户端连接
* **通信：** 客户端和服务器通过 Socket 进行数据发送和接收

# 3. 多进程TCP服务器的实践实现**

### 3.1 服务器端代码实现

#### 3.1.1 创建套接字并绑定端口

int server_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
if (server_fd == -1) {
    perror("socket");
    exit(EXIT_FAILURE);
}

struct sockaddr_in server_addr;
memset(&server_addr, 0, sizeof(server_addr));
server_addr.sin_family = AF_INET;
server_addr.sin_port = htons(PORT);
server_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);

int bind_result = bind(server_fd, (struct sockaddr *)&server_a