C/S架構與多程序多執行緒

如題，C/S架構指的是伺服器(Server)與客戶機(Client)協作完成網路程式功能的一種模式。它是已經在計算機世界活躍數十年的一種古老的軟體架構。如今已滲入到各領域IT系統中。其模型如下所示。

本文從以下3個方面闡述C/S架構軟體設計與多程序多執行緒實現多工框架。

1.C/S工作原理

2.多工設計

3.多程序與多執行緒選擇

1.C/S工作原理

從計算機技術發展到應用到通訊金融等商業領域時候起，C/S模式的需求就隨之誕生了。

其工作模式能夠滿足眾多客戶的計算機使用需求，且能夠簡化程式設計的過程，還能夠實現網路共享，因此備受追捧。時至今日，已有千千萬萬的

舉一個生活中普遍存在的例子，就是我們日常生活裡常用的QQ和微信(今天是2015年，東方文明的人們正使用著叫做QQ和微信的軟體，與家人朋友同事甚至網路陌生好友進行著無間隙線上溝通。也許若干年後人類子孫後代不再使用今天我們創造的科技。故而備註於此

QQ後臺的伺服器執行著服務端軟體，它就像一個魔怪，能夠一人對付萬千客戶端的服務請求。如下圖所示，可以形象地看到伺服器承擔著什麼樣的角色。同時，客戶機做什麼呢？

根據使用者需要，將要發燒的指令傳達給伺服器，然後伺服器完成任務後將結果傳回，客戶機負責翻譯成使用者可理解的語言展示。比如，我們要跟某好友聊天了，就通過QQ客戶端點選好友頭像。此時客戶端就將要跟此好友聊天的請求傳送給伺服器，然後我們就開始輸入聊天內容了，然後伺服器再將此內容傳送到好友的QQ客戶端上。如此一來，線上聊天功能就實現了。

當然，伺服器可以幹很多事情，可以同時幹很多事情，所以呢，就會有不同的客戶端來請求不同的服務，伺服器根據各自的需求做出相應的處理。如下圖，騰訊的各服務關係示意圖，展示了騰訊伺服器響應著眾多客戶端的請求。

2.多工設計

現在我們來討論下多工。本節談論的技術是針對服務端而言的。當客戶端數量眾多時，過去單程序模式的伺服器做不到同時響應全部客戶請求，此時服務體驗必然不良，因而多工的概念隨之而來。當有多個客戶端請求時，服務端生成多個獨立的任務子模組，分別服務不同的客戶，對客戶而言，伺服器始終是獨立地在服務於自己。

舉個例子，若訪問搜尋引擎，如果伺服器是單個服務，則多人訪問時就需要排隊等待，前面的客戶訪問時間越長，後面的客戶等待地越久。試想，當你急需要搜尋查詢某個內容的時候，伺服器卻告訴前面有一千萬人排隊，你的對要排到下個世紀，這樣的搜尋引擎你下次還會使用嗎?

所以，伺服器的多工是勢在必行的，多工的設計就能保證伺服器能夠同時服務於多人。

當然，單個伺服器的能力是有限的，即便實現多工，也無法承擔日訪問量上億PV的負荷，這個就需要多伺服器協調工作，這便是當下流行的叢集技術(本知識點以後再論，本文不再贅述)。多工就像三頭六臂一樣幫助伺服器實現多請求並行響應。

3.多程序與多執行緒選擇

好了，我們已經知道了伺服器是叢集化的，且每臺伺服器都是多工的。現在我們來討論多工的實現方式。最早的多工技術就是多程序了，後來經過技術發展，引入了更為輕量級的多執行緒概念。如今的作業系統，都支援多程序以及多執行緒。那麼，在開發伺服器軟體的時候，到底用多程序還是多執行緒來實現多工呢？這個得根據實際任務需要，以及採用的網路模型來決定的。(注：關於多程序多執行緒特性不是本文重點，請讀者參閱相關文獻)

在TCP/IP協議族中，使用頻率最高的上層協議無非是TCP，UDP，HTTP這3者了。其中HTTP用在B/S架構(關於B/S架構更多的內容請查閱相關文獻)通訊中，前兩種協議用在C/S架構中。(注：關於TCP與UDP等協議相關知識，也請讀者參閱相關文獻)

眾所周知，TCP是面向連線的，UDP面向非連線。同時，多程序間是資源隔離的，多執行緒間是資源共享的。基於以上原因，從程式設計難易程度上說：

採用TCP協議的軟體用多程序更簡單，採用UDP協議的軟體二者都可。

這並不是唯一的，只是基於各人的經驗，以及技術特性導致的複雜程度不同作為參考標準。

實質上，不管採用什麼協議，採用任何多工技術都可以在理論上實現。然而，軟體追求的是高效和穩定，所以在實際軟體設計中，便會參考軟體的實現難度和維護性等指標。

下面根據經驗簡單闡述協議與多工方式的組合特點：

1. TCP+多程序，由於TCP是面向連線的，而一個伺服器的單程序空間內如果多個子任務都能看到連線的話，儲存連線的資源會增多，同時各資源維護難度也隨之加大。故而採用多程序的話(多執行緒間資源是共享的)，子程序各自獨享資源，每個連線對應一個子程序，這樣程序之間的資源是自然隔離的，這就省去了管理的代價。

2. UDP+多執行緒，在UDP程式中，服務端採用多程序還是多執行緒都可。因為UDP面向非連線，就省去了管理每個連線的成本，這樣的話採用多執行緒即可。但實際情況需要根據特性而定。

本文完結。關於多程序與多執行緒的區別，將在別文發表。