C语言分布式算法入门指南（从零开始掌握C语言实现分布式系统的核心原理）

基础：使用Socket进行网络通信

在C语言中，我们通常使用Berkeley Socket API来实现节点间的通信。下面是一个最简单的TCP客户端-服务器模型。

服务器端代码（server.c）

#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <string.h>#include <unistd.h>#include <arpa/inet.h>#define PORT 8080#define BUFFER_SIZE 1024int main() {    int server_fd, new_socket;    struct sockaddr_in address;    int addrlen = sizeof(address);    char buffer[BUFFER_SIZE] = {0};    char *hello = "Hello from server!";    // 创建 socket 文件描述符    if ((server_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) == 0) {        perror("socket failed");        exit(EXIT_FAILURE);    }    // 绑定地址和端口    address.sin_family = AF_INET;    address.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;    address.sin_port = htons(PORT);    if (bind(server_fd, (struct sockaddr *)&address, sizeof(address)) < 0) {        perror("bind failed");        close(server_fd);        exit(EXIT_FAILURE);    }    // 监听连接    if (listen(server_fd, 3) < 0) {        perror("listen");        close(server_fd);        exit(EXIT_FAILURE);    }    printf("Server listening on port %d\n", PORT);    // 接受客户端连接    if ((new_socket = accept(server_fd, (struct sockaddr *)&address,                              (socklen_t*)&addrlen)) < 0) {        perror("accept");        close(server_fd);        exit(EXIT_FAILURE);    }    read(new_socket, buffer, BUFFER_SIZE);    printf("Client says: %s\n", buffer);    send(new_socket, hello, strlen(hello), 0);    printf("Hello message sent\n");    close(new_socket);    close(server_fd);    return 0;}  

客户端代码（client.c）

#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <string.h>#include <unistd.h>#include <arpa/inet.h>#define PORT 8080#define BUFFER_SIZE 1024int main() {    int sock = 0;    struct sockaddr_in serv_addr;    char *hello = "Hello from client";    char buffer[BUFFER_SIZE] = {0};    if ((sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) < 0) {        printf("\n Socket creation error \n");        return -1;    }    serv_addr.sin_family = AF_INET;    serv_addr.sin_port = htons(PORT);    // 将IP地址转换为二进制形式    if (inet_pton(AF_INET, "127.0.0.1", &serv_addr.sin_addr) <= 0) {        printf("\nInvalid address/ Address not supported \n");        return -1;    }    if (connect(sock, (struct sockaddr *)&serv_addr, sizeof(serv_addr)) < 0) {        printf("\nConnection Failed \n");        return -1;    }    send(sock, hello, strlen(hello), 0);    printf("Hello message sent\n");    read(sock, buffer, BUFFER_SIZE);    printf("Server says: %s\n", buffer);    close(sock);    return 0;}  

构建简单分布式算法：主从模式求和

假设我们有多个计算节点（从节点），每个节点持有一部分整数数据。主节点负责收集所有从节点的数据并计算总和。这是一个典型的分布式系统编程场景。

步骤：

1. 主节点启动并监听端口。
2. 每个从节点连接到主节点并发送自己的局部和。
3. 主节点累加所有局部和，输出最终结果。

虽然这里只展示通信框架，但你可以在此基础上扩展更复杂的C语言分布式算法，如一致性哈希、Paxos共识、MapReduce等。

编译与运行

在Linux或macOS终端中执行以下命令：

# 编译服务器gcc server.c -o server# 编译客户端gcc client.c -o client# 先运行服务器（在一个终端）./server# 再运行客户端（在另一个终端）./client  

小结

通过本教程，你已经掌握了使用C语言实现基本网络通信的方法，并了解了如何构建简单的分布式计算模型。下一步可以学习线程、进程管理、消息队列、容错机制等内容，逐步深入并行计算入门和高级分布式系统编程领域。

记住：分布式系统的核心不仅是代码，更是对时间、一致性、故障处理的理解。坚持实践，你一定能成为分布式领域的高手！