linux多路转接epoll---服务器代码

一、epoll多路转接简介

1、什么是多路转接：举个例子---如果有很多人要联系老板，需要先联系秘书，然后每隔一段时间，秘书就告知老板这段时间内有多少人联系了他，以及这些联系人的信息。

 

 

 2、多路转接的三种实现方式的优缺点（注释：多路转接的三种实现方式的优缺点参考于：https://blog.csdn.net/angeldg/article/details/107203052）

（1）select多路转接：

优点：遵循posix标准，跨平台移植性比较好

缺点：

文件描述符的最大数量有限制（最大1024，可以进行修改）；

通过轮询遍历判断实现的，性能会随着文件描述符的增多而下降；

只返回就绪的文件描述符集合，需要进行遍历才能得知哪个文件描述符就绪了哪个事件

 

（2）poll多路转接：

优点：

简化了select中三种事件的操作流程

文件描述符的最大数量没有限制

缺点：

通过轮询遍历判断实现的，性能会随着文件描述符的增多而下降

平台移植性差

（3）epoll多路转接

优点：

文件描述符的最大数量没有限制

监控使用一步阻塞操作完成，性能不会随着文件描述符的增多而下降（前半句我也不太理解，就直接照搬结论了）

返回就绪事件的文件描述符，以及每个文件描述符的信息。

缺点：

跨平台移植性差

（4）三种多路转接方式的简单对比

 

 

 

二、epoll多路转接的函数原型

1、int epoll_creat(int size);

作用：生成一个epoll专用的文件描述符

size：epoll上能关注的最大描述符数(如果不够用，函数会自动扩展)

 

2、int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event)

作用：用于控制某个epoll文件描述符事件，可以注册、修改、删除

epfd:epoll_create生成的epoll专用描述符---即epoll的返回值

op:

EPOLL_CTL_ADD  ---注册

EPOLL_CTL_MOD ---修改

EPOLL_CTL_DEL  ---删除

fd:关联的文件描述符

event：告诉内核要监听什么事件

EPOLLIN---读

EPOLLOUT---写

EPOLLERR---异常

 

相关结构体介绍

struct epoll_event{

uint32_t  events;

epoll_data_t  data;//联合体

}

typedef union epoll_data{

void *ptr;//描述更多的信息，用指针，

int fd;//只描述单一的信息， 

uint32_t u32;

uint64_t u64;

 

}epoll_data_t;

3、int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event *events,int maxevents, int timeout);

作用：等待IO事件发生---可以设置阻塞的函数，功能对应select/poll函数

epfd：要检测的句柄

events：用于回传待处理事件的数组

maxevents：告诉内核这个events的大小

timeout：为超时时间

-1：永久阻塞

0：立即返回

>0：阻塞时长，单位毫秒

 

三、epoll多路转接服务器代码

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


int main(int argc,const char* argv[])
{
    if(argc<2)
    {   
        printf("please input:./a.out port\n");
        return -1; 
    }   
    int port=atoi(argv[1]);
    //1、创建套接字
    int lfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);//AF_INET表示ipv4协议，SOCK_STREAM使用tcp通信,0使用对应的默认协议
    if(lfd==-1)//失败返回-1，系统会检测到errno错误
    {   
        perror("socket error");
        exit(1);//在main函数中，exit(1)等价于return 1
    }   
    //2、绑定
    struct sockaddr_in server;//存储使用的协议，port和ip
    server.sin_family=AF_INET;//ipv4协议
    server.sin_port=htons(port);//htons将端口号，从本机的小端顺序转化为网络的大端顺序
    server.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY);//同理，INADDR_ANY表示本机任意可用IP，值为0，也可用在等式右边直接写一个0
    int ret=bind(lfd,(struct sockaddr*)&server,sizeof(server));
    if(ret==-1)
    {   
        perror("bind error");
        exit(1);
    }   

    //3、监听
    listen(lfd,128);//128同时监听的最大客户端数量

    //4、epoll_create创建红黑树，返回根节点的文件描述符
    int epfd=epoll_create(3333);//3333创建红黑树的节点数，如果全部用完，系统会自动分配更多的节点

    //5、初始化红黑树，将用于监听的文件描述符lfd挂在epol树上
    struct epoll_event ev;
    ev.events=EPOLLIN;//默认为水平触发模式，还有边缘触发模式和边缘非阻塞触发模式
    ev.data.fd=lfd;
    epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_ADD,lfd,&ev);

    struct epoll_event events[3333];//创建结构体数组，用于存储红黑树的节点信息
    //6、循环中委托内核检测事件，epoll_wait
    while(1)
    {
        //epoll_wait最后一个参数设置为-1--永久阻塞，当有新的连接或者通信，则放弃阻塞
        int num=epoll_wait(epfd,events,sizeof(events)/sizeof(events[0]),-1);
        if(num==-1)//失败返回-1，并设置errno错误
        {
            perror("epoll_wait error");
            exit(1);
        }
        for(int i=0;i<num;i++)//成功，num返回准备好的文件描述符数量-官方解释
            //num返回二叉树上文件描述符的数量-自己的理解
        {//循环遍历二叉树节点
            int fd=events[i].data.fd;

            if(fd==lfd) //7、如果有新的连接
            {
                //accpet接收连接请求，此处的accpet不阻塞,已经监听成功
                struct sockaddr_in cli_addr;//可以定义在循环外，为了偷懒定义这了
                socklen_t cli_len=sizeof(cli_addr);
                int cfd=accept(fd,(struct sockaddr*)&cli_addr,&cli_len);
                if(cfd==-1)
                {
                    perror("accept error");
                    exit(1);
                }
                //将新建立连接文件描述符cfd挂在树上,使用epoll_ctl
                struct epoll_event event;
                event.events=EPOLLIN;
                event.data.fd=cfd;
                epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_ADD,cfd,&event);
                
                //打印新建立简介的客户端ip和端口port
                char ip[64]={0};
                printf("New client IP:%s,port:%d\n",
                        inet_ntop(AF_INET,&cli_addr.sin_addr.s_addr,ip,sizeof(ip)),
                        ntohs(cli_addr.sin_port));


            }
            else //8、如果有新的通信
            {
                //读数据
                char buf[1024]={0};
                int len=recv(events[i].data.fd,buf,sizeof(buf),0);
                if(len==-1)//读错误
                {
                    perror("recv error");
                    exit(1);
                }
                if(len==0)//客户端关闭了连接
                {
                    close(fd);
                    //将该客户端的文件描述符从二叉树上删除
                    epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_DEL,fd,NULL);//NULL
                    printf("client disconnect\n");
                }else
                {
                    printf("recv buf:%s\n",buf);
                    //写数据
                    send(events[i].data.fd,buf,sizeof(buf),0);
                }

            }

        }
    }
    //关闭文件描述符
    close(lfd);
    return 0;
}

 

四、运行截图

1、服务器端运行截图

 

 

2、客户端A，B运行截图

 

 

注释一：客户端没有写代码，使用的是nc命令来测试的

nc+ip地址+port端口号---可以用来模拟客户端

192.128.50.129是我本机的ip，127.0.0.1是测试ip

 

注释二：使用vim -r filename可以恢复，因为误操作导致没有保存的vim文档

 

 

 

一入编程深似海，多学多查多动手