Concurrent Server Design হলো এমন একটি সার্ভার আর্কিটেকচার, যেখানে সার্ভার একসাথে একাধিক ক্লায়েন্ট সংযোগ পরিচালনা করতে পারে। এটি নেটওয়ার্ক প্রোগ্রামিংয়ের একটি গুরুত্বপূর্ণ ধারণা এবং সাধারণত উচ্চ-পারফরম্যান্স ও স্কেলেবল সার্ভার ডিজাইন করার জন্য ব্যবহৃত হয়। Concurrent Server Design-এর মাধ্যমে সার্ভার একাধিক ক্লায়েন্টের জন্য দ্রুত সাড়া দিতে সক্ষম হয় এবং এর মাধ্যমে সার্ভারের কার্যকারিতা বৃদ্ধি করা যায়।

Concurrent Server Design-এর মূল পদ্ধতি

Concurrent Server Design-এ সাধারণত তিনটি পদ্ধতি ব্যবহার করা হয়:

Multiprocessing:

• এই পদ্ধতিতে প্রতিটি নতুন ক্লায়েন্ট সংযোগের জন্য একটি নতুন প্রক্রিয়া (process) তৈরি করা হয়।
• Unix বা Linux সিস্টেমে fork() ফাংশন ব্যবহার করে নতুন প্রক্রিয়া তৈরি করা হয়।
• প্রতিটি প্রক্রিয়া আলাদা মেমোরি স্পেস ব্যবহার করে, তাই এদের মধ্যে ডেটা কনফ্লিক্ট বা সমস্যা কম হয়।
• Multiprocessing-এর একটি সাধারণ উদাহরণ হলো Pre-forking Model।

Multithreading:

• Multithreading-এ প্রতিটি নতুন ক্লায়েন্ট সংযোগের জন্য একটি নতুন থ্রেড তৈরি করা হয়।
• থ্রেডগুলো একটি প্রক্রিয়ার মধ্যে কাজ করে এবং তারা একই মেমোরি স্পেস শেয়ার করে।
• Multithreading সাধারণত লাইটওয়েট এবং Multiprocessing-এর তুলনায় কম রিসোর্স ব্যবহার করে, তবে থ্রেড সিঙ্ক্রোনাইজেশন গুরুত্বপূর্ণ।

Event-Driven/Asynchronous I/O:

• এই পদ্ধতিতে একটি ইভেন্ট-ড্রিভেন আর্কিটেকচার ব্যবহার করা হয়, যেখানে সার্ভার একাধিক ক্লায়েন্ট সংযোগ পরিচালনা করতে select(), poll(), বা epoll()-এর মতো I/O Multiplexing টেকনিক ব্যবহার করে।
• এই মডেলটি স্কেলেবল এবং উচ্চ-পারফরম্যান্স সার্ভার তৈরি করতে ব্যবহৃত হয়।

Concurrent Server Design-এর উদাহরণ (Multithreading)

নিচে একটি TCP Concurrent Server প্রোগ্রাম দেখানো হলো, যা Multithreading পদ্ধতি ব্যবহার করে একাধিক ক্লায়েন্ট সংযোগ পরিচালনা করে:

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <pthread.h>
#include <arpa/inet.h>

#define PORT 8080
#define BUFFER_SIZE 1024

// ক্লায়েন্ট সংযোগ পরিচালনা করার ফাংশন
void *handle_client(void *client_socket) {
    int sock = *(int*)client_socket;
    char buffer[BUFFER_SIZE];
    int n;

    // ক্লায়েন্ট থেকে ডেটা গ্রহণ করা
    while ((n = read(sock, buffer, sizeof(buffer) - 1)) > 0) {
        buffer[n] = '\0';
        printf("Client: %s\n", buffer);

        // ক্লায়েন্টে ডেটা পাঠানো
        write(sock, buffer, strlen(buffer));
    }

    // ক্লায়েন্টের সাথে সংযোগ বন্ধ করা
    close(sock);
    free(client_socket);
    return NULL;
}

int main() {
    int server_fd, client_fd;
    struct sockaddr_in server_addr, client_addr;
    socklen_t client_len = sizeof(client_addr);

    // Server socket তৈরি করা
    server_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    if (server_fd == 0) {
        perror("Socket creation failed");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    server_addr.sin_family = AF_INET;
    server_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
    server_addr.sin_port = htons(PORT);

    // Socket binding করা
    if (bind(server_fd, (struct sockaddr*)&server_addr, sizeof(server_addr)) < 0) {
        perror("Bind failed");
        close(server_fd);
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    // Listening শুরু করা
    if (listen(server_fd, 5) < 0) {
        perror("Listen failed");
        close(server_fd);
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    printf("Server is listening on port %d\n", PORT);

    // ক্লায়েন্ট সংযোগ গ্রহণ করা
    while ((client_fd = accept(server_fd, (struct sockaddr*)&client_addr, &client_len)) >= 0) {
        printf("New client connected\n");

        // প্রতিটি ক্লায়েন্টের জন্য নতুন থ্রেড তৈরি করা
        pthread_t thread_id;
        int *new_sock = malloc(sizeof(int));
        *new_sock = client_fd;

        if (pthread_create(&thread_id, NULL, handle_client, (void*)new_sock) != 0) {
            perror("Thread creation failed");
            close(client_fd);
        }

        // থ্রেড detach করা, যাতে সম্পন্ন হলে এটি নিজে থেকেই রিসোর্স মুক্ত করতে পারে
        pthread_detach(thread_id);
    }

    // Server socket বন্ধ করা
    close(server_fd);
    return 0;
}

প্রোগ্রামের বিশ্লেষণ

1. Socket তৈরি:
   • socket() ফাংশন ব্যবহার করে TCP Socket তৈরি করা হয়েছে।
2. Binding:
   • bind() ফাংশন ব্যবহার করে Socket-কে একটি নির্দিষ্ট IP Address এবং Port Number-এ সংযুক্ত করা হয়েছে।
3. Listening:
   • listen() ফাংশন ব্যবহার করে সার্ভার Socket-কে ইনকামিং সংযোগ গ্রহণের জন্য প্রস্তুত করা হয়েছে।
4. Multithreading ব্যবহার:
   • প্রতিটি নতুন ক্লায়েন্ট সংযোগের জন্য pthread_create() ফাংশন ব্যবহার করে একটি নতুন থ্রেড তৈরি করা হয়েছে। এই থ্রেডগুলো handle_client() ফাংশনের মাধ্যমে ক্লায়েন্টদের সাথে ডেটা আদান-প্রদান পরিচালনা করে।
5. Thread Detachment:
   • pthread_detach() ফাংশন ব্যবহার করে থ্রেডগুলোকে detach করা হয়েছে, যাতে থ্রেডগুলো সম্পন্ন হলে তাদের রিসোর্স নিজে থেকেই মুক্ত হয়।
6. Data Transmission:
   • read() এবং write() ফাংশন ব্যবহার করে ক্লায়েন্টের সাথে ডেটা পাঠানো এবং গ্রহণ করা হয়েছে।

অন্যান্য Concurrent Server Design পদ্ধতির উদাহরণ

Multiprocessing Server Design (Forking)

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/wait.h>
#include <signal.h>

#define PORT 8080
#define BUFFER_SIZE 1024

void handle_client(int client_fd) {
    char buffer[BUFFER_SIZE];
    int n;

    // ক্লায়েন্ট থেকে ডেটা গ্রহণ করা
    while ((n = read(client_fd, buffer, sizeof(buffer) - 1)) > 0) {
        buffer[n] = '\0';
        printf("Client: %s\n", buffer);

        // ক্লায়েন্টে ডেটা পাঠানো
        write(client_fd, buffer, strlen(buffer));
    }

    close(client_fd);
}

void sigchld_handler(int s) {
    while (waitpid(-1, NULL, WNOHANG) > 0);
}

int main() {
    int server_fd, client_fd;
    struct sockaddr_in server_addr, client_addr;
    socklen_t client_len = sizeof(client_addr);

    // Signal handler সেট করা
    signal(SIGCHLD, sigchld_handler);

    // Server socket তৈরি করা
    server_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    server_addr.sin_family = AF_INET;
    server_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
    server_addr.sin_port = htons(PORT);

    bind(server_fd, (struct sockaddr*)&server_addr, sizeof(server_addr));
    listen(server_fd, 5);

    printf("Server is listening on port %d\n", PORT);

    // ক্লায়েন্ট সংযোগ গ্রহণ করা
    while ((client_fd = accept(server_fd, (struct sockaddr*)&client_addr, &client_len)) >= 0) {
        printf("New client connected\n");

        if (fork() == 0) {
            close(server_fd);
            handle_client(client_fd);
            exit(0);
        }

        close(client_fd);
    }

    close(server_fd);
    return 0;
}