สร้าง Multi-Process Socket Server ใน C ด้วย Fork

บทนำ

Multi-processing socket server ด้วย fork ในภาษา C ช่วยให้เราจัดการการเชื่อมต่อจากหลายไคลเอนต์พร้อมกันได้ (concurrent handling) โดยใช้ system call fork() เซิร์ฟเวอร์สามารถสร้างกระบวนการลูกสำหรับแต่ละไคลเอนต์ที่เชื่อมต่อ ซึ่งทำให้มีช่องทางสื่อสารอิสระต่อกัน (independent communication channels) วิธีนี้ทำให้สามารถสื่อสารกับหลายไคลเอนต์พร้อมกันได้

เราจะอธิบายวิธี implement multi-processing socket server ด้วย fork ใน C พร้อมตัวอย่างโปรแกรมฝั่งเซิร์ฟเวอร์และฝั่งไคลเอนต์

System Call fork() คืออะไร?

เมื่อ system call สร้างโคลนของกระบวนการที่มีอยู่ เรียกว่า system call fork() มันแยกโปรแกรมที่กำลังรันออกเป็น 2 กระบวนการแยกจากกัน คือ parent และ child ทุกพารามิเตอร์เหมือนกันสำหรับ child และ parent ยกเว้น PID ต่างกัน System call นี้คืนค่า:

1. PID ของกระบวนการลูกให้กระบวนการแม่
2. ศูนย์ (0) ให้กระบวนการลูก

ตัวอย่างโปรแกรม 1: โปรแกรมฝั่งเซิร์ฟเวอร์ (Server-Side)

#include <arpa/inet.h>
#include <netinet/in.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>

#define PORT 8888

int main() {
    int serSoc, cliSoc;
    struct sockaddr_in serverAddr, clientAddr;
    socklen_t addrSize = sizeof(clientAddr);
    char buffer[1024];
    int clientCount = 0;

    // สร้าง server socket
    serSoc = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    if (serSoc < 0) {
        perror("Error in socket creation");
        exit(1);
    }
    printf("Server socket created.\n");

    // ตั้งค่าที่อยู่เซิร์ฟเวอร์
    serverAddr.sin_family = AF_INET;
    serverAddr.sin_port = htons(PORT);
    serverAddr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;

    // ผูก socket กับที่อยู่
    if (bind(serSoc, (struct sockaddr*)&serverAddr, sizeof(serverAddr)) < 0) {
        perror("Error in binding");
        exit(1);
    }

    // เริ่มฟังการเชื่อมต่อ
    if (listen(serSoc, 5) == 0) {
        printf("Listening for connections...\n");
    } else {
        perror("Error in listening");
        exit(1);
    }

    while (1) {
        // ยอมรับการเชื่อมต่อจากไคลเอนต์
        cliSoc = accept(serSoc, (struct sockaddr*)&clientAddr, &addrSize);
        if (cliSoc < 0) {
            perror("Error in accepting connection");
            exit(1);
        }

        // เพิ่มนับไคลเอนต์และแสดงข้อมูล
        clientCount++;
        printf("Accepted connection from Client %d: %s:%d\n", 
               clientCount, inet_ntoa(clientAddr.sin_addr), ntohs(clientAddr.sin_port));
        printf("Total clients connected: %d\n", clientCount);

        // สร้างกระบวนการลูกด้วย fork()
        pid_t pid = fork();

        if (pid == 0) {
            // กระบวนการลูก
            close(serSoc);  // ปิด socket เซิร์ฟเวอร์ใน child

            // รับข้อความจากไคลเอนต์
            while (1) {
                memset(buffer, 0, sizeof(buffer));
                if (recv(cliSoc, buffer, sizeof(buffer), 0) < 0) {
                    perror("Error in receiving data");
                    exit(1);
                }

                printf("Received data from Client %d: %s\n", clientCount, buffer);

                // ส่งข้อความกลับไปยังไคลเอนต์ (echo)
                if (send(cliSoc, buffer, strlen(buffer), 0) < 0) {
                    perror("Error in sending data");
                    exit(1);
                }
            }
        } else if (pid > 0) {
            // กระบวนการแม่
            close(cliSoc);  // ปิด socket ไคลเอนต์ใน parent
        } else {
            perror("Error in forking");
            exit(1);
        }
    }

    // ปิด server socket
    close(serSoc);
    return 0;
}

ตัวอย่างโปรแกรม 2: โปรแกรมฝั่งไคลเอนต์ (Client-Side)

#include <arpa/inet.h>
#include <netinet/in.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>

#define PORT 8888
#define SERVER_IP "127.0.0.1"

int main() {
    int cliSoc;
    struct sockaddr_in serverAddr;
    char buffer[1024];

    // สร้าง client socket
    cliSoc = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    if (cliSoc < 0) {
        perror("Error in socket creation");
        exit(1);
    }

    printf("Client %d socket created.\n", getpid());

    // ตั้งค่าพารามิเตอร์ที่อยู่เซิร์ฟเวอร์
    serverAddr.sin_family = AF_INET;
    serverAddr.sin_port = htons(PORT);
    serverAddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(SERVER_IP);

    // เชื่อมต่อกับเซิร์ฟเวอร์
    if (connect(cliSoc, (struct sockaddr*)&serverAddr, sizeof(serverAddr)) < 0) {
        perror("Error in connecting to server");
        exit(1);
    }

    printf("Connected to server.\n");

    while (1) {
        // อ่านข้อมูลจากผู้ใช้
        printf("Client %d - Enter a message: ", getpid());
        fgets(buffer, sizeof(buffer), stdin);

        // ส่งข้อมูลไปเซิร์ฟเวอร์
        if (send(cliSoc, buffer, strlen(buffer), 0) < 0) {
            perror("Error in sending data");
            exit(1);
        }

        // รับการตอบกลับจากเซิร์ฟเวอร์
        memset(buffer, 0, sizeof(buffer));
        if (recv(cliSoc, buffer, sizeof(buffer), 0) < 0) {
            perror("Error in receiving data");
            exit(1);
        }

        printf("Client %d - Server response: %s\n", getpid(), buffer);
    }

    // ปิด client socket
    close(cliSoc);
    return 0;
}

ผลลัพธ์การรัน

**Server program compilation**
$ gcc ser.c -o ser
$ ./ser
Server socket created.
Listening for connections...
Accepted connection from Client 1: 127.0.0.1:59074
Total clients connected: 1
Received data from Client 1: hii admin
Accepted connection from Client 2: 127.0.0.1:40192
Total clients connected: 2
Received data from Client 2: hello everybody

**Client 1 program compilation**
$ gcc cel.c -o cel
$ ./cel
Client 4007 socket created.
Connected to server.
Client 4007 - Enter a message: hii admin

**Client 2 program compilation**
$ gcc cel.c -o cel
$ ./cel
Client 4024 socket created.
Connected to server.
Client 4024 - Enter a message: hello everybody

คำอธิบาย

ในตัวอย่างนี้ เราอธิบายการ implement multi-processing socket server ด้วย fork ใน C โปรแกรมฝั่งเซิร์ฟเวอร์สร้าง server socket ผูกกับที่อยู่และพอร์ตเฉพาะ และฟังการเชื่อมต่อเข้า เมื่อมีไคลเอนต์เชื่อมต่อ จะสร้างกระบวนการลูกด้วย fork() ทำให้จัดการหลายไคลเอนต์พร้อมกันได้ กระบวนการลูกจะรับข้อความจากไคลเอนต์และแสดงข้อมูลพร้อม ID ของไคลเอนต์ เซิร์ฟเวอร์แบบ multi-processing นี้รองรับการสื่อสารพร้อมกันกับ "n" จำนวนไคลเอนต์

สรุป

เราได้อธิบายการ implement multi-processing socket server ด้วย fork ใน C การใช้ system call fork() ช่วยให้จัดการการเชื่อมต่อหลายไคลเอนต์พร้อมกันได้ ทำให้สื่อสารกับหลายไคลเอนต์พร้อมกันและจัดการคำขอจากไคลเอนต์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ

เกี่ยวกับผู้เขียน

Bamdeb Ghosh

Bamdeb Ghosh มีประสบการณ์ hands-on ในด้าน Wireless networking เป็นผู้เชี่ยวชาญด้านการวิเคราะห์ Wireshark capture บนเครือข่าย Wireless และ Wired พร้อมความรู้เรื่อง Android, Bluetooth, คำสั่ง Linux และ Python ติดตามเว็บไซต์: wifisharks.com