10_ select/poll/epoll实现服务端的io多路复用
一、io多路复用
在现有模型中，似乎每一个线程都做了同样的事情，1、监听客户端消息；2、业务消息处理。
“一消息一线程”的缺点究其根本，在于让每个线程都做了同样重复、且消耗资源巨大的事情——单独持有fd、监听客户端消息。
能不能不让每个线程独占客户端fd，又把监听的工作抛出去呢？
如果有一个观察者，能感知到就绪的客户端消息，消息就绪后再通过回调，来触发线程处理对应的业务消息，就能避免用户态持有大量线程在cpu里空转。
由此，我们可以引入一种新的设计模式————【状态-观察者】：由观察者统一去监听客户端的消息，当数据已经就绪（从内核缓冲区/空间拷贝到用户缓冲区/空间），我们直接在用户空间找到就绪的fd，只让任务线程来处理就绪的IO事件，而没有消息时，负责事件处理的线程就不去占用cpu资源了。
这个“观察者”，其实就是IO多路复用器：
通过IO多路复用模型，我们从理论上解决了“一消息一线程”下【事件监听-事件处理】的耦合，解放了内存/计算资源，不用再为每个客户端的连接对应创建独立的线程，而是让监听由更高效的内核态来完成，事件处理则只交给用户态的任务处理线程，这样不仅压榨了硬件资源，而且规避了频繁的线程切换，可以做到用单线程承载多客户端的IO事件，这就是分布式并发系统的基石。
二、select
2.1 理解select模型
- 创建fd_set：它本质是一个位图(位数组)，用来存放每一个客户端与服务端建立的文件描述符；
- 系统调用select：监听fd_set是否存在就绪fd的系统调用，当没有就绪的fd时，用户空间阻塞，此时用户空间不占用计算资源，但在内核中会持续循环，直到出现就绪的fd或超时返回；
- 系统调用read：网卡直接将收到客户端消息的fd拷贝到内核空间，此时内核判断出现了就绪的fd，遍历并标记对应fd，完成标记后由read系统调用将fd_set整体从内核空间拷贝回用户空间；
- 用户空间接收到select返回的fd_set，再次遍历找到被内核标记为就绪的fd，仅分配线程处理就绪fd的IO事件。
2.2 如何操作fd_set
系统提供一组宏来操作fd_set：
- D_ZERO(set)：清空集合（所有位设为0）
- FD_SET(fd, set)：将文件描述符fd加入集合（对应位设为1）
- FD_CLR(fd, set)：将文件描述符fd从集合移除（对应位设为0）
- FD_ISSET(fd, set)：检查fd是否在集合中（检查对应位是否为1，为1则可以进行recv、send操作）
我们以FD_SET为例，假设现在已经创建好了一个完整的fd_set，socket通知过来有新的客户端66号连接，我们要调用FD_SET把66号fd加入到监听列表中，我们看一下基于fd_set的数据结构，如何添加新的文件描述符到fd_set中：
2.3 “一消息一线程”模型优化为select实现
/**
* 5、select方式实现多路io复用
* 定义文件描述符集合，readfds 用于存储所有需要监听的文件描述符
* readset 作为 readfds 的副本，因为 select 系统调用会覆盖传入的readfds
*/
fd_set readfds, readset;
FD_ZERO(&readfds);
FD_SET(sockfd, &readfds);
int maxfd = sockfd;
while (LOOP)// 循环，持续监听文件描述符集合中的事件
{
readset = readfds;// 将 readfds 集合复制到 readset 集合，因为 select 会修改传入的集合
/**
* select 系统调用用于监听文件描述符集合中的事件
* maxfd+1：表示文件描述符集合中的最大文件描述符加1，用于指定监听的范围
* &readset：指向 fd_set 结构体的指针，用于指定要监听的文件描述符集合
* NULL：不监听可写事件
* NULL：不监听异常事件
* NULL：指向 timeval 结构体的指针，用于指定超时时间, 为 NULL 时表示无限等待
* 返回值：成功时返回就绪文件描述符的数量，失败时返回-1
*/
int nready = select(maxfd+1, &readset, NULL, NULL, NULL);
// 检查是否有错误发生
if (nready == ERROR_CODE) {
printf("select failed : %s\n ",strerror(errno));
continue;
}
// 检查监听套接字是否有新的客户端连接请求
if (FD_ISSET(sockfd, &readset)) {// accept
// 接受新的客户端连接，返回新的客户端套接字文件描述符
int clientfd = accept(sockfd, (struct sockaddr*)&clientaddr, &socklen);
printf("accept success, clientfd : %d\n", clientfd);
// 将新的客户端套接字文件描述符添加到 readfds 集合中，用于监听其数据可读事件
FD_SET(clientfd, &readfds);
// 更新最大的文件描述符
maxfd = (clientfd > maxfd) ? (clientfd) : (maxfd);
}
// 遍历从监听套接字之后的所有文件描述符，直到最大文件描述符，检查是否有数据可读
for (int i = sockfd + 1; i <= maxfd; ++i) {// recv
// 检查当前文件描述符i是否在就绪集合中（有数据可读）
if (FD_ISSET(i, &readset)) {
char buffer[BUFFER_SIZE] = {0};
/**
* 6、recv系统调用，接收客户端数据
* clientfd：要接收数据的客户端套接字文件描述符
* buf：指向接收数据的缓冲区的指针
* BUFFER_SIZE：要接收的最大字节数
* MSG_SIGNAL：标志位，指定接收行为
* 返回值：成功时返回实际接收的字节数，若返回0表示连接已关闭，若返回-1表示出错
*/
int count = recv(i, buffer, BUFFER_SIZE, MSG_SIGNAL);
if (count == NO_MESSAGE_SIZE) {
printf("clientfd %d disconnect!\n", i);
close(i); // 关闭客户端套接字文件描述符
FD_CLR(i, &readfds);// 从监控集合移除客户端fd
continue;
} else {
printf("clientfd %d recv : %s\n", i, buffer);
}
/**
* 7、发送数据给客户端
* clientfd：要发送数据的客户端套接字文件描述符
* buf：指向要发送数据的缓冲区的指针
* recvCount：要发送的字节数
* MSG_SIGNAL：标志位，指定发送行为
* 返回值：成功时返回实际发送的字节数，若返回-1表示出错
*/
count = send(i, buffer, count, ZERO_INIT);
if (count == NO_MESSAGE_SIZE) {
printf("send stop : %s\n , clientfd = %d", strerror(errno), i);
close(i);// 关闭客户端套接字文件描述符
FD_CLR(i, &readfds);// 从监控集合移除客户端fd
continue;
} else {
printf("send message: %s, count = %d, clientfd = %d\n", buffer, count, i);
}
}
}
}优点：做到了一个线程处理多个客户端连接，规避了“一线程一客户端”下频繁切换线程的开销。
缺点：性能瓶颈
- fd数量限制：fd_set固定大小为FD_SETSIZE位(通常为1024)，无法支撑更大数量级的连接；
- O(n)遍历开销：内核与用户空间都需要通过遍历来监听所有的fd，当连接数增加时，cpu占用也会对应上升；
- 重复内存拷贝：每次调用select都需要将fd_set整体从用户拷贝到内存空间，出现就绪fd后又整体拷回。
三、poll
3.1 理解poll模型
poll模型在流程上整体框架，与select是相同的。
使用层面的区别在于：select使用了固定大小的fd_set集合去监控每一个客户端连接的事件，而poll使用的是pollfd结构体数组，突破了fd_set固定1024个fd的数量上限。
struct pollfd {
int fd; /* 要监视的文件描述符 */
short events; /* 应用程序关注的事件集合 (输入参数) */
short revents; /* 实际发生的事件集合 (输出参数) */
};
struct pollfd fds[16384] = {0};3.2 如何操作/使用pollfd
根据上面提到的pollfd结构体，所有的操作都要围绕fd对应的events和revents来展开，系统为我们提供了如下可配置和触发的事件，常用如下：
- 可读事件，POLLIN：0x001，有普通数据可读，表示服务端可以recv
- 可写事件，POLLOUT：0x008，表示文件描述符已经准备好接收数据，表示服务端可以send
- 错误/断开事件：POLLERR：0x008，发生错误（如socket连接被重置，设备错误）；POLLHUP：0x010，连接挂断（如客户端主动断开连接）；POLLNVAL：0x020，无效文件描述符（fd未打开或非法）。
3.3 select模型优化为poll实现
将select代码中使用fd_set以及对应的操作删除，改为使用poll和操作pollfd结构体数组来处理IO事件。
/**
* 5、poll方式实现多路io复用
*/
struct pollfd fds[POLLFD_CONNECT_COUNT] = {0};
fds[sockfd].fd = sockfd;// 监听套接字
fds[sockfd].events = POLLIN;// 监听可读事件
int maxfd = sockfd;
while (LOOP) {
/**
* poll 系统调用用于监听文件描述符集合中的事件
* maxfd+1：表示文件描述符集合中的最大文件描述符加1，用于指定监听的范围
* fds：指向 pollfd 结构体数组的指针，用于指定要监听的文件描述符集合
* maxfd+1：数组中元素的数量，即要监听的文件描述符数量
* -1：超时时间，单位为毫秒，-1 表示无限等待
* 返回值：成功时返回就绪文件描述符的数量，失败时返回-1
*/
int nready = poll(fds, maxfd + 1, -1);
if (nready == ERROR_CODE) {// poll 失败
printf("poll failed : %s\n ",strerror(errno));
continue;
}
if (fds[sockfd].revents & POLLIN) {// 监听套接字可读事件就绪 有新的客户端连接
int clientfd = accept(sockfd, (struct sockaddr*)&clientaddr, &socklen);
printf("accept success, clientfd : %d\n", clientfd);
fds[clientfd].fd = clientfd;
fds[clientfd].events = POLLIN;
maxfd = (clientfd > maxfd) ? (clientfd) : (maxfd);
}
for (int i = sockfd + 1; i <= maxfd; ++i) {
if (fds[i].revents & POLLIN) {// 客户端可读事件就绪
char buffer[BUFFER_SIZE] = {0};
int count = recv(i, buffer, BUFFER_SIZE, MSG_SIGNAL);
if (count == NO_MESSAGE_SIZE) {
printf("clientfd %d disconnect!\n", i);
close(i);// 关闭客户端套接字文件描述符
fds[i].fd = FD_INVAILD_CODE;// fd置为失效
fds[i].events = ZERO_INIT;// 事件类型初始化
continue;
}
printf("clientfd %d recv : %s\n", i, buffer);
count = send(i, buffer, count, MSG_SIGNAL);
if (count == ERROR_CODE) {
printf("send stop : %s\n , clientfd = %d", strerror(errno), i);
close(i);// 关闭客户端套接字文件描述符
fds[i].fd = FD_INVAILD_CODE;// fd置为失效
fds[i].events = ZERO_INIT;// 事件类型初始化
continue;
}
printf("clientfd %d send : %s\n", i, buffer);
}
}
}优点：
- 突破位图数量上限的优点，poll可轻松支持数万连接，客户端连接数仅受限于硬件资源
- 更合理的事件管理机制：poll只需要拷贝pollfd结构体数组，事件与结果分离（events/revents），不需要关注多个fd集合，只需要关注数组中事件就绪的客户端fd。
缺点：
- 无法规避pollfd结构体数组整体的内存拷贝
- 没有解决用户空间需要O(n)遍历才能找到需要处理io事件的fd
四、epoll
4.1 理解epoll模型
epoll为用户提供了三个系统调用，分别是：
（1）epoll_create：创建epoll实例eventpoll，初始化红黑树（rbr）和就绪链表（rdlist），返回关联的文件描述符；
// epoll_create1(0)，是epoll_create的升级版，移除了size参数
int epfd = epoll_create(EPOLLFD_CONNECT_INIT);// 需要监控的连接数（2）epoll_ctl：管理事件监听，向epoll实例添加、修改或删除监控的文件描述符；
// 事件配置结构体
struct epoll_event ev;
ev.events = EPOLLIN;
ev.data.fd = sockfd;
epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, sockfd, &ev);//epoll实例，动作，文件描述符，事件结构体指针（3）epoll_wait：等待事件就绪，阻塞等待监控的文件描述符，直到发生事件或超时。
struct epoll_event events[EPOLL_EVENT_INIT] = {0};
//epoll实例，用于接收就绪事件的事件结构体数组，数组中元素的数量，超时时间：单位为毫秒，-1表示无限等待
int nready = epoll_wait(epfd, events, EPOLL_EVENT_INIT, EPOLL_EVENT_TIMEOUT);
- 异步唤醒和跨缓冲区拷贝————规避2次O(n)查询和1次完整fd集合拷贝。
- 使用红黑树监控和管理fd集合————降低查询、添加、删除fd的时间复杂度至O(logN)。
4.2 常用的epoll_event事件类型
EPOLLIN：数据可读（从socket缓冲区recv）
EPOLLOUT：数据可写（向socket缓冲区send）
EPOLLERR：错误信息（自动监听）
EPOLLHUP：挂起（自动监听）
EPOLLET：边缘触发模式（默认水平触发LT）
4.3 优化为epoll实现io多路复用
/**
* 5、epoll方式实现多路io复用
* epoll_create 系统调用 创建一个 epoll 实例
* EPOLLFD_CONNECT_INIT：初始化的连接数 1
* 返回值：成功时返回一个非负整数，即 epoll 实例的文件描述符
*/
int epfd = epoll_create(EPOLLFD_CONNECT_INIT);
struct epoll_event ev;
ev.events = EPOLLIN;
ev.data.fd = sockfd;
/**
* epoll_ctl 系统调用用于添加、修改或删除文件描述符到 epoll 实例中
* epfd：要操作的 epoll 实例的文件描述符
* EPOLL_CTL_ADD：操作类型，指定添加文件描述符到 epoll 实例中
* sockfd：要添加的文件描述符
* &ev：指向 epoll_event 结构体的指针，关联fd与事件类型
* 返回值：成功时返回0，失败时返回-1
*/
epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, sockfd, &ev);
while (LOOP)
{
struct epoll_event events[EPOLL_EVENT_INIT] = {0};
/**
* epoll_wait 系统调用用于等待事件发生
* epfd：要等待的 epoll 实例的文件描述符
* events：指向 epoll_event 结构体数组的指针，用于接收就绪事件，内核返回复写后的就绪fd
* EPOLL_EVENT_INIT：数组中元素的数量，即要接收的就绪事件数量
* EPOLL_EVENT_TIMEOUT：超时时间，单位为毫秒，-1 表示无限等待
* 返回值：成功时返回就绪事件的数量，失败时返回-1
*/
int nready = epoll_wait(epfd, events, EPOLL_EVENT_INIT, EPOLL_EVENT_TIMEOUT);
printf("epoll wait...\n");
for (int i = 0; i < nready; ++i) {
int connfd = events[i].data.fd;
if (connfd == sockfd) {
int clientfd = accept(sockfd, (struct sockaddr*)&clientaddr, &socklen);
printf("accept success, clientfd : [%d]\n", clientfd);
ev.events = EPOLLIN;
ev.data.fd = clientfd;
epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, clientfd, &ev);
} else if (events[i].events & EPOLLIN) {
char buffer[BUFFER_SIZE] = {0};
int count = recv(connfd, buffer, BUFFER_SIZE, MSG_SIGNAL);
if (count == NO_MESSAGE_SIZE) {
printf("clientfd [%d] disconnect!\n", connfd);
close(connfd);// 关闭客户端套接字文件描述符
epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_DEL, connfd, &ev);// 从epoll实例中移除
continue;
}
printf("sever recv message [%s] from clientfd [%d]\n", buffer, connfd);
count = send(connfd, buffer, count, MSG_SIGNAL);
if (count == ERROR_CODE) {
printf("send stop : %s\n , clientfd = %d", strerror(errno), connfd);
close(connfd);// 关闭客户端套接字文件描述符
/**
* 从 epoll 实例中删除文件描述符
* 此操作仅需知道要删除的文件描述符，不需要额外的事件信息
* 所以 event 参数会被忽略，可以传入 NULL
*/
epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_DEL, connfd, NULL);// 从epoll实例中移除
continue;
}
printf("sever send message [%s] to clientfd [%d]\n", buffer, connfd);
}
}
}优点： 解决了select/poll中最消耗性能的两个痛点：规避了对fd集合在用户与内核之间整体的拷贝、对fd集合的管理(增删查)的时间复杂度优化至O(logN)级别。
缺点：针对购物节/秒杀活动，数百、千万人同时抢购，epoll显然无能为力。
五、完整代码实现
#include <stdio.h>
#include <errno.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/queue.h>
#include <netinet/in.h>
#include <string.h>
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/select.h>
#include <poll.h>
#include <sys/epoll.h>
// 错误码
#define ERROR_CODE -1
// fd失效
#define FD_INVAILD_CODE -1
// 等待连接数量
#define WAIT_CONNECT_COUNT 10
// pollfd结构体数组规模
#define POLLFD_CONNECT_COUNT 16384
// 初始化epoll连接数
#define EPOLLFD_CONNECT_INIT 1
// 初始化epoll_event 数组
#define EPOLL_EVENT_INIT 2048
// 超时等待时间 -1 无限等待
#define EPOLL_EVENT_TIMEOUT -1
// 接收消息的buffer长度
#define BUFFER_SIZE 1024
// 返回值
#define RETURN_CODE 0
// 默认协议类型
#define DEFAULT_PROTOCOL 0
// 初始化默认值
#define ZERO_INIT 0
// 默认端口号
#define DEFAULT_PORT 2000
// 循环常量
#define LOOP 1
// 消息发送模式
#define MSG_SIGNAL 0
// 消息数据长度
#define NO_MESSAGE_SIZE 0
int main()
{
/**
* 1、创建新套接字的系统调用，返回一个文件描述符（整数）用于后续操作
* AF_INET：地址族(Address Family)，表示使用IPv4协议
* SOCK_STREAM：套接字类型，表示面向连接的可靠字节流(自动选择TCP协议)
* 0：表示使用默认协议
*/
int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, DEFAULT_PROTOCOL);//成功时返回非负整数的文件描述符
if (sockfd == ERROR_CODE) {
printf("socket failed : %s\n ",strerror(errno));
return sockfd;
}
printf("socket init success! sockfd = %d\n", sockfd);
/**
* 2、创建套接字地址结构
* 用于指定要绑定的IP地址和端口号
*/
struct sockaddr_in servaddr;
memset(&servaddr, ZERO_INIT, sizeof(servaddr)); // 初始化结构体
servaddr.sin_family = AF_INET;// 设置地址族为 IPv4
servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);// 设置监听地址为任意本地网卡0.0.0.0
servaddr.sin_port = htons(DEFAULT_PORT);//设置监听端口为 2000（0到1023为系统占用端口）
/**
* 3、绑定套接字和地址
* sockfd：要绑定的套接字文件描述符
* (struct sockaddr*)&servaddr：指向sockaddr_in结构体的指针，包含要绑定的地址信息
* sizeof(struct sockaddr)：地址结构体的大小
* 返回值：成功时返回0，失败时返回-1
*/
if (bind(sockfd,(struct sockaddr*)&servaddr,sizeof(struct sockaddr)) == ERROR_CODE) {
printf("bind failed : %s\n ",strerror(errno));
return ERROR_CODE;
}
/**
* 4、启动监听
* sockfd：要监听的套接字文件描述符
* WAIT_CONNECT_COUNT：最大允许的等待连接请求数
*/
if (listen(sockfd, WAIT_CONNECT_COUNT) == ERROR_CODE) {
printf("listen failed : %s\n ",strerror(errno));
return ERROR_CODE;
}
printf("listen start! sockfd = %d\n", sockfd);
// 定义客户端地址结构体，用于存储客户端的地址信息
struct sockaddr_in clientaddr;
socklen_t socklen = sizeof(clientaddr);
printf("waiting accept! sockfd = %d\n", sockfd);
#if 0
/**
* 5、select方式实现多路io复用
* 定义文件描述符集合，readfds 用于存储所有需要监听的文件描述符
* readset 作为 readfds 的副本，因为 select 系统调用会覆盖传入的readfds
*/
fd_set readfds, readset;
FD_ZERO(&readfds);// 清空文件描述符集合
FD_SET(sockfd, &readfds);// 将监听套接字 sockfd 添加到 readfds 集合中，用于监听新的连接请求
int maxfd = sockfd;// 初始化最大文件描述符为监听套接字 sockfd
while (LOOP)// 循环，持续监听文件描述符集合中的事件
{
readset = readfds;// 将 readfds 集合复制到 readset 集合，因为 select 会修改传入的集合
/**
* select 系统调用用于监听文件描述符集合中的事件
* maxfd+1：表示文件描述符集合中的最大文件描述符加1，用于指定监听的范围
* &readset：指向 fd_set 结构体的指针，用于指定要监听的文件描述符集合
* NULL：不监听可写事件
* NULL：不监听异常事件
* NULL：指向 timeval 结构体的指针，用于指定超时时间, 为 NULL 时表示无限等待
* 返回值：成功时返回就绪文件描述符的数量，失败时返回-1
*/
int nready = select(maxfd+1, &readset, NULL, NULL, NULL);
// 检查是否有错误发生
if (nready == ERROR_CODE) {
printf("select failed : %s\n ",strerror(errno));
continue;
}
// 检查监听套接字是否有新的客户端连接请求
if (FD_ISSET(sockfd, &readset)) {// accept
// 接受新的客户端连接，返回新的客户端套接字文件描述符
int clientfd = accept(sockfd, (struct sockaddr*)&clientaddr, &socklen);
printf("accept success, clientfd : %d\n", clientfd);
// 将新的客户端套接字文件描述符添加到 readfds 集合中，用于监听其数据可读事件
FD_SET(clientfd, &readfds);
// 更新最大的文件描述符
maxfd = (clientfd > maxfd) ? (clientfd) : (maxfd);
}
// 遍历从监听套接字之后的所有文件描述符，直到最大文件描述符，检查是否有数据可读
for (int i = sockfd + 1; i <= maxfd; ++i) {// recv
// 检查当前文件描述符i是否在就绪集合中（有数据可读）
if (FD_ISSET(i, &readset)) {
char buffer[BUFFER_SIZE] = {0};
/**
* 6、recv系统调用，接收客户端数据
* clientfd：要接收数据的客户端套接字文件描述符
* buf：指向接收数据的缓冲区的指针
* BUFFER_SIZE：要接收的最大字节数
* MSG_SIGNAL：标志位，指定接收行为
* 返回值：成功时返回实际接收的字节数，若返回0表示连接已关闭，若返回-1表示出错
*/
int count = recv(i, buffer, BUFFER_SIZE, MSG_SIGNAL);
if (count == NO_MESSAGE_SIZE) {
printf("clientfd %d disconnect!\n", i);
close(i); // 关闭客户端套接字文件描述符
FD_CLR(i, &readfds);// 从监控集合移除客户端fd
continue;
} else {
printf("clientfd %d recv : %s\n", i, buffer);
}
/**
* 7、发送数据给客户端
* clientfd：要发送数据的客户端套接字文件描述符
* buf：指向要发送数据的缓冲区的指针
* recvCount：要发送的字节数
* MSG_SIGNAL：标志位，指定发送行为
* 返回值：成功时返回实际发送的字节数，若返回-1表示出错
*/
count = send(i, buffer, count, MSG_SIGNAL);
if (count == ERROR_CODE) {
printf("send stop : %s\n , clientfd = %d", strerror(errno), i);
close(i);// 关闭客户端套接字文件描述符
FD_CLR(i, &readfds);// 从监控集合移除客户端fd
continue;
} else {
printf("send message: %s, count = %d, clientfd = %d\n", buffer, count, i);
}
}
}
}
#elif 0
/**
* 5、poll方式实现多路io复用
*/
struct pollfd fds[POLLFD_CONNECT_COUNT] = {0};
fds[sockfd].fd = sockfd;// 监听套接字
fds[sockfd].events = POLLIN;// 监听可读事件
int maxfd = sockfd;
while (LOOP) {
/**
* poll 系统调用用于监听文件描述符集合中的事件
* maxfd+1：表示文件描述符集合中的最大文件描述符加1，用于指定监听的范围
* fds：指向 pollfd 结构体数组的指针，用于指定要监听的文件描述符集合
* maxfd+1：数组中元素的数量，即要监听的文件描述符数量
* -1：超时时间，单位为毫秒，-1 表示无限等待
* 返回值：成功时返回就绪文件描述符的数量，失败时返回-1
*/
int nready = poll(fds, maxfd + 1, -1);
if (nready == ERROR_CODE) {// poll 失败
printf("poll failed : %s\n ",strerror(errno));
continue;
}
if (fds[sockfd].revents & POLLIN) {// 监听套接字可读事件就绪 有新的客户端连接
int clientfd = accept(sockfd, (struct sockaddr*)&clientaddr, &socklen);
printf("accept success, clientfd : %d\n", clientfd);
fds[clientfd].fd = clientfd;
fds[clientfd].events = POLLIN;
maxfd = (clientfd > maxfd) ? (clientfd) : (maxfd);
}
for (int i = sockfd + 1; i <= maxfd; ++i) {
if (fds[i].revents & POLLIN) {// 客户端可读事件就绪
char buffer[BUFFER_SIZE] = {0};
int count = recv(i, buffer, BUFFER_SIZE, MSG_SIGNAL);
if (count == NO_MESSAGE_SIZE) {
printf("clientfd %d disconnect!\n", i);
close(i);// 关闭客户端套接字文件描述符
fds[i].fd = FD_INVAILD_CODE;// fd置为失效
fds[i].events = ZERO_INIT;// 事件类型初始化
continue;
}
printf("clientfd %d recv : %s\n", i, buffer);
count = send(i, buffer, count, MSG_SIGNAL);
if (count == ERROR_CODE) {
printf("send stop : %s\n , clientfd = %d", strerror(errno), i);
close(i);// 关闭客户端套接字文件描述符
fds[i].fd = FD_INVAILD_CODE;// fd置为失效
fds[i].events = ZERO_INIT;// 事件类型初始化
continue;
}
printf("clientfd %d send : %s\n", i, buffer);
}
}
}
#elif 1
/**
* 5、epoll方式实现多路io复用
* epoll_create 系统调用 创建一个 epoll 实例
* EPOLLFD_CONNECT_INIT：初始化的连接数 1
* 返回值：成功时返回一个非负整数，即 epoll 实例的文件描述符
*/
int epfd = epoll_create(EPOLLFD_CONNECT_INIT);
struct epoll_event ev;
ev.events = EPOLLIN;
ev.data.fd = sockfd;
/**
* epoll_ctl 系统调用用于添加、修改或删除文件描述符到 epoll 实例中
* epfd：要操作的 epoll 实例的文件描述符
* EPOLL_CTL_ADD：操作类型，指定添加文件描述符到 epoll 实例中
* sockfd：要添加的文件描述符
* &ev：指向 epoll_event 结构体的指针，关联fd与事件类型
* 返回值：成功时返回0，失败时返回-1
*/
epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, sockfd, &ev);
while (LOOP)
{
struct epoll_event events[EPOLL_EVENT_INIT] = {0};
/**
* epoll_wait 系统调用用于等待事件发生
* epfd：要等待的 epoll 实例的文件描述符
* events：指向 epoll_event 结构体数组的指针，用于接收就绪事件，内核返回复写后的就绪fd
* EPOLL_EVENT_INIT：数组中元素的数量，即要接收的就绪事件数量
* EPOLL_EVENT_TIMEOUT：超时时间，单位为毫秒，-1 表示无限等待
* 返回值：成功时返回就绪事件的数量，失败时返回-1
*/
int nready = epoll_wait(epfd, events, EPOLL_EVENT_INIT, EPOLL_EVENT_TIMEOUT);
printf("epoll wait...\n");
for (int i = 0; i < nready; ++i) {
int connfd = events[i].data.fd;
if (connfd == sockfd) {
int clientfd = accept(sockfd, (struct sockaddr*)&clientaddr, &socklen);
printf("accept success, clientfd : [%d]\n", clientfd);
ev.events = EPOLLIN;
ev.data.fd = clientfd;
epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, clientfd, &ev);
} else if (events[i].events & EPOLLIN) {
char buffer[BUFFER_SIZE] = {0};
int count = recv(connfd, buffer, BUFFER_SIZE, MSG_SIGNAL);
if (count == NO_MESSAGE_SIZE) {
printf("clientfd [%d] disconnect!\n", connfd);
close(connfd);// 关闭客户端套接字文件描述符
epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_DEL, connfd, &ev);// 从epoll实例中移除
continue;
}
printf("sever recv message [%s] from clientfd [%d]\n", buffer, connfd);
count = send(connfd, buffer, count, MSG_SIGNAL);
if (count == ERROR_CODE) {
printf("send stop : %s\n , clientfd = %d", strerror(errno), connfd);
close(connfd);// 关闭客户端套接字文件描述符
/**
* 从 epoll 实例中删除文件描述符
* 此操作仅需知道要删除的文件描述符，不需要额外的事件信息
* 所以 event 参数会被忽略，可以传入 NULL
*/
epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_DEL, connfd, NULL);// 从epoll实例中移除
continue;
}
printf("sever send message [%s] to clientfd [%d]\n", buffer, connfd);
}
}
}
#endif
getchar();// 暂停程序，等待用户输入后退出
printf("exit! sockfd = %d\n", sockfd);
return RETURN_CODE;
}
浙公网安备 33010602011771号