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epoll反应堆模型
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下面代码实现的思想：epoll反应堆模型：（ libevent 网络编程开源库 核心思想）
1. 普通多路IO转接服务器： 红黑树 ―― 添加待监听的结点 ―― epoll_ctl ―― EPOLLIN ―― fd ―― 监听 ―― epoll_wait ――
返回满足监听事件的fd的总个数 ―― 传出参数 events数组 ―― 内部元素 ――满足对应监听事件的fd
―― 判断对应事件 ―― Accept、Read。――循环 epoll_wait 监听
2. epoll反应堆模型： 创建红黑树 ―― 添加监听结点 ―― epoll_ctl ―― EPOLLIN ―― fd ―― 监听 ―― epoll_wait ―― 将结点从树上摘下
―― 大写转小写 ―― 修改fd的监听事件 ―― EPOLLOUT ―― 重新添加到红黑树 ―― 监听 ―― epoll_wait ―― 写数据到
客户端 ―― 再将结点从树上摘下 ―― 修改监听时间 ―― EPOLLIN ―― 挂上红黑树监听。
添加监听写事件的目的： “滑动窗口”已满，绕过写。epoll_wait满足后再进行写。
1 /* 2 *epoll基于非阻塞I/O事件驱动 3 */ 4 #include <stdio.h> 5 #include <sys/socket.h> 6 #include <sys/epoll.h> 7 #include <arpa/inet.h> 8 #include <fcntl.h> 9 #include <unistd.h> 10 #include <errno.h> 11 #include <string.h> 12 #include <stdlib.h> 13 #include <time.h> 14 15 #define MAX_EVENTS 1024 //监听上限数 16 #define BUFLEN 4096 17 #define SERV_PORT 8080 18 19 void recvdata(int fd, int events, void *arg); 20 void senddata(int fd, int events, void *arg); 21 22 /* 描述就绪文件描述符相关信息 */ 23 24 struct myevent_s { 25 int fd; //要监听的文件描述符 26 int events; //对应的监听事件 27 void *arg; //泛型参数 28 void (*call_back)(int fd, int events, void *arg); //回调函数 29 int status; //是否在监听:1->在红黑树上(监听), 0->不在(不监听) 30 char buf[BUFLEN]; 31 int len; 32 long last_active; //记录每次加入红黑树 g_efd 的时间值 33 }; 34 35 int g_efd; //全局变量, 保存epoll_create返回的文件描述符 36 struct myevent_s g_events[MAX_EVENTS+1]; //自定义结构体类型数组. +1-->listen fd 37 38 39 /*将结构体 myevent_s 成员变量 初始化*/ 40 41 void eventset(struct myevent_s *ev, int fd, void (*call_back)(int, int, void *), void *arg) 42 { 43 ev->fd = fd; 44 ev->call_back = call_back; 45 ev->events = 0; 46 ev->arg = arg; 47 ev->status = 0; 48 memset(ev->buf, 0, sizeof(ev->buf)); 49 ev->len = 0; 50 ev->last_active = time(NULL); //调用eventset函数的时间 51 52 return; 53 } 54 55 /* 向 epoll监听的红黑树 添加一个 文件描述符 */ 56 57 void eventadd(int efd, int events, struct myevent_s *ev) 58 { 59 struct epoll_event epv = {0, {0}}; 60 int op; 61 epv.data.ptr = ev; 62 epv.events = ev->events = events; //EPOLLIN 或 EPOLLOUT 63 64 if (ev->status == 0) { //已经在红黑树 g_efd 里 65 op = EPOLL_CTL_ADD; //将其加入红黑树 g_efd, 并将status置1 66 ev->status = 1; 67 } 68 69 if (epoll_ctl(efd, op, ev->fd, &epv) < 0) //实际添加/修改 70 printf("event add failed [fd=%d], events[%d]\n", ev->fd, events); 71 else 72 printf("event add OK [fd=%d], op=%d, events[%0X]\n", ev->fd, op, events); 73 74 return ; 75 } 76 77 /* 从epoll 监听的 红黑树中删除一个 文件描述符*/ 78 79 void eventdel(int efd, struct myevent_s *ev) 80 { 81 struct epoll_event epv = {0, {0}}; 82 83 if (ev->status != 1) //不在红黑树上 84 return ; 85 86 //epv.data.ptr = ev; 87 epv.data.ptr = NULL; 88 ev->status = 0; //修改状态 89 epoll_ctl(efd, EPOLL_CTL_DEL, ev->fd, &epv); //从红黑树 efd 上将 ev->fd 摘除 90 91 return ; 92 } 93 94 /* 当有文件描述符就绪, epoll返回, 调用该函数 与客户端建立链接 */ 95 96 void acceptconn(int lfd, int events, void *arg) 97 { 98 struct sockaddr_in cin; 99 socklen_t len = sizeof(cin);100 int cfd, i;101 102 if ((cfd = accept(lfd, (struct sockaddr *)&cin, &len)) == -1) {103 if (errno != EAGAIN && errno != EINTR) {104 /* 暂时不做出错处理 */105 }106 printf("%s: accept, %s\n", __func__, strerror(errno));107 return ;108 }109 110 do {111 for (i = 0; i < MAX_EVENTS; i++) //从全局数组g_events中找一个空闲元素112 if (g_events[i].status == 0) //类似于select中找值为-1的元素113 break; //跳出 for114 115 if (i == MAX_EVENTS) {116 printf("%s: max connect limit[%d]\n", __func__, MAX_EVENTS);117 break; //跳出do while(0) 不执行后续代码118 }119 120 int flag = 0;121 if ((flag = fcntl(cfd, F_SETFL, O_NONBLOCK)) < 0) { //将cfd也设置为非阻塞122 printf("%s: fcntl nonblocking failed, %s\n", __func__, strerror(errno));123 break;124 }125 126 /* 给cfd设置一个 myevent_s 结构体, 回调函数 设置为 recvdata */127 128 eventset(&g_events[i], cfd, recvdata, &g_events[i]); 129 eventadd(g_efd, EPOLLIN, &g_events[i]); //将cfd添加到红黑树g_efd中,监听读事件130 131 } while(0);132 133 printf("new connect [%s:%d][time:%ld], pos[%d]\n", 134 inet_ntoa(cin.sin_addr), ntohs(cin.sin_port), g_events[i].last_active, i);135 return ;136 }137 138 void recvdata(int fd, int events, void *arg)139 {140 struct myevent_s *ev = (struct myevent_s *)arg;141 int len;142 143 len = recv(fd, ev->buf, sizeof(ev->buf), 0); //读文件描述符, 数据存入myevent_s成员buf中144 145 eventdel(g_efd, ev); //将该节点从红黑树上摘除146 147 if (len > 0) {148 149 ev->len = len;150 ev->buf[len] = ‘\0‘; //手动添加字符串结束标记151 printf("C[%d]:%s\n", fd, ev->buf);152 153 eventset(ev, fd, senddata, ev); //设置该 fd 对应的回调函数为 senddata154 eventadd(g_efd, EPOLLOUT, ev); //将fd加入红黑树g_efd中,监听其写事件155 156 } else if (len == 0) {157 close(ev->fd);158 /* ev-g_events 地址相减得到偏移元素位置 */159 printf("[fd=%d] pos[%ld], closed\n", fd, ev-g_events);160 } else {161 close(ev->fd);162 printf("recv[fd=%d] error[%d]:%s\n", fd, errno, strerror(errno));163 }164 165 return;166 }167 168 void senddata(int fd, int events, void *arg)169 {170 struct myevent_s *ev = (struct myevent_s *)arg;171 int len;172 173 len = send(fd, ev->buf, ev->len, 0); //直接将数据 回写给客户端。未作处理174 /*175 printf("fd=%d\tev->buf=%s\ttev->len=%d\n", fd, ev->buf, ev->len);176 printf("send len = %d\n", len);177 */178 eventdel(g_efd, ev); //从红黑树g_efd中移除179 180 if (len > 0) {181 182 printf("send[fd=%d], [%d]%s\n", fd, len, ev->buf);183 eventset(ev, fd, recvdata, ev); //将该fd的 回调函数改为 recvdata184 eventadd(g_efd, EPOLLIN, ev); //从新添加到红黑树上， 设为监听读事件185 186 } else {187 close(ev->fd); //关闭链接188 printf("send[fd=%d] error %s\n", fd, strerror(errno));189 }190 191 return ;192 }193 194 /*创建 socket, 初始化lfd */195 196 void initlistensocket(int efd, short port)197 {198 struct sockaddr_in sin;199 200 int lfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);201 fcntl(lfd, F_SETFL, O_NONBLOCK); //将socket设为非阻塞202 203 memset(&sin, 0, sizeof(sin)); //bzero(&sin, sizeof(sin))204 sin.sin_family = AF_INET;205 sin.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;206 sin.sin_port = htons(port);207 208 bind(lfd, (struct sockaddr *)&sin, sizeof(sin));209 210 listen(lfd, 20);211 212 /* void eventset(struct myevent_s *ev, int fd, void (*call_back)(int, int, void *), void *arg); */213 eventset(&g_events[MAX_EVENTS], lfd, acceptconn, &g_events[MAX_EVENTS]);214 215 /* void eventadd(int efd, int events, struct myevent_s *ev) */216 eventadd(efd, EPOLLIN, &g_events[MAX_EVENTS]);217 218 return ;219 }220 221 int main(int argc, char *argv[])222 {223 unsigned short port = SERV_PORT;224 225 if (argc == 2)226 port = atoi(argv[1]); //使用用户指定端口.如未指定,用默认端口227 228 g_efd = epoll_create(MAX_EVENTS+1); //创建红黑树,返回给全局 g_efd 229 if (g_efd <= 0)230 printf("create efd in %s err %s\n", __func__, strerror(errno));231 232 initlistensocket(g_efd, port); //初始化监听socket233 234 struct epoll_event events[MAX_EVENTS+1]; //保存已经满足就绪事件的文件描述符数组 235 printf("server running:port[%d]\n", port);236 237 int checkpos = 0, i;238 while (1) {239 /* 超时验证，每次测试100个链接，不测试listenfd 当客户端60秒内没有和服务器通信，则关闭此客户端链接 */240 241 long now = time(NULL); //当前时间242 for (i = 0; i < 100; i++, checkpos++) { //一次循环检测100个。 使用checkpos控制检测对象243 if (checkpos == MAX_EVENTS)244 checkpos = 0;245 if (g_events[checkpos].status != 1) //不在红黑树 g_efd 上246 continue;247 248 long duration = now - g_events[checkpos].last_active; //客户端不活跃的世间249 250 if (duration >= 60) {251 close(g_events[checkpos].fd); //关闭与该客户端链接252 printf("[fd=%d] timeout\n", g_events[checkpos].fd);253 eventdel(g_efd, &g_events[checkpos]); //将该客户端 从红黑树 g_efd移除254 }255 }256 257 /*监听红黑树g_efd, 将满足的事件的文件描述符加至events数组中, 1秒没有事件满足, 返回 0*/258 int nfd = epoll_wait(g_efd, events, MAX_EVENTS+1, 1000);259 if (nfd < 0) {260 printf("epoll_wait error, exit\n");261 break;262 }263 264 for (i = 0; i < nfd; i++) {265 /*使用自定义结构体myevent_s类型指针, 接收 联合体data的void *ptr成员*/266 struct myevent_s *ev = (struct myevent_s *)events[i].data.ptr; 267 268 if ((events[i].events & EPOLLIN) && (ev->events & EPOLLIN)) { //读就绪事件269 ev->call_back(ev->fd, events[i].events, ev->arg);270 }271 if ((events[i].events & EPOLLOUT) && (ev->events & EPOLLOUT)) { //写就绪事件272 ev->call_back(ev->fd, events[i].events, ev->arg);273 }274 }275 }276 277 /* 退出前释放所有资源 */278 return 0;279 }
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