socket编程——epoll模型

利用epoll模型实现多个客户端和一个服务端的CS模型——多路IO复用技术

【上一篇】：poll模型
【阅前必读】：epoll详解

epoll优点

1. select和poll是线性处理，而epoll是红黑树处理
2. select和poll频繁的在内核和用户区进行拷贝，而epoll使用的是共享内存
3. 程序需要对select和poll返回的集合进行判断才能知道哪些文件描述符是就绪的，但epoll可以直接得到已就绪的文件描述符集合，无需再次检测

• epoll
  将检测文件描述符的变化委托给内核去处理，然后内核将发生变化的描述符对应的事件返回给程序。不仅告诉程序有几个发生变化，而且精准的告诉程序哪几个发生变化

创建一棵epoll树
int epoll_create(int size);
param:
	size: 最大节点数，需要传递大于0的数，linux上该参数被忽略
return:
	成功：返回大于0的文件描述符，代表整个树的树根
	失败：返回-1


将要监听的节点在epoll树上添加、删除和修改
int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event* event);
param:
	epfd：epoll_create函数的返回值
	op：	EPOLL_CTL_ADD: 往 epoll 模型中添加新的节点
			EPOLL_CTL_MOD: 修改 epoll 模型中已经存在的节点
			EPOLL_CTL_DEL: 删除 epoll 模型中的指定的节点
	fd：要操作的文件描述符
	event：检测这个文件描述符的什么事件
		event.events：委托 epoll 检测的事件
				EPOLLIN：读事件，接收数据，检测读缓冲区
				EPOLLOUT：写事件，发送数据，检测写缓冲区
				EPOLLERR：异常事件
		event.data：通常情况下使用里边的fd成员，委托内核监控的文件描述符，在调用 epoll_wait函数的时候这个值会被传出
return:
	成功：返回 0
	失败：返回 - 1


委托内核监控epoll实例中有没有就绪的文件描述符
int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event * events, int maxevents, int timeout);
param:
	epfd: epoll_create函数的返回值，通过这个参数找到 epoll 实例
	events: 传出参数，里边存储了已就绪的文件描述符的信息
	maxevents: 修饰第二个参数，结构体数组的容量（元素个数）
	timeout: 	0：函数不阻塞
				>0：函数阻塞对应的毫秒数再返回
				-1：函数一直阻塞，直到 epoll 实例中有已就绪的文件描述符之后才解除阻塞

服务端代码如下，客户端代码不变

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<ctype.h>
#include<sys/types.h>
#include<arpa/inet.h>
#include<unistd.h>
#include<netinet/in.h>
#include<errno.h>
#include<sys/epoll.h>

int main()
{
    
	int lfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
	if(lfd < 0)
	{
    
		perror("socket error");
		return -1;
	}

	struct sockaddr_in serv;
	bzero(&serv, sizeof(serv));
	serv.sin_family = AF_INET;
	serv.sin_port = htons(8888);
	serv.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
	int ret = bind(lfd, (struct sockaddr*)&serv, sizeof(serv));
	if(ret < 0)
	{
    
		perror("bind error");
		return -1;
	}

	listen(lfd, 128);
	
	//创建一棵epoll树
	struct epoll_event ev;
	struct epoll_event events[1024];
	int epfd = epoll_create(1024);
	if(epfd < 0)
	{
    
		perror("create epoll error");
		return -1;
	}
	
	//将监听文件描述符上树
	ev.data.fd = lfd;
	ev.events = EPOLLIN;
	epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, lfd, &ev);
	
	int nready;
	int max=0;//表示内核监控的范围，一开始有1个
	int cfd;
	int sockfd;
	int i;
	int n;

	char buf[1024];
	while(1)
	{
    
		nready = epoll_wait(epfd, events, 1024, -1);
		if(nready < 0)
		{
    
			if(errno == EINTR)
				continue;
			perror("epoll wait error\n");
			break;
		}
		
		for(i=0; i<nready; i++)
		{
    
			//有客户端连接请求到来
			sockfd = events[i].data.fd;
			if(sockfd == lfd)
			{
    
				cfd = accept(lfd, NULL, NULL);
				//将新的cfd上树
				ev.data.fd = cfd;
				ev.events = EPOLLIN;
				epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, cfd, &ev);
				continue;
			}

			//有数据发来
			memset(buf, 0, sizeof(buf));
			//n = read(sockfd, buf, sizeof(buf));
			n = recv(sockfd, buf, sizeof(buf), 0);
			if(n <= 0)
			{
    
				close(sockfd);
				//将sockfd对应的事件的节点从epoll树上删除
				epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_DEL, sockfd, NULL);
				printf("read error or client close\n");
				continue;
			}
			printf("n == [%d], buf == [%s]\n", n, buf);

			for(int j=0; j<n; j++)
			{
    
				buf[j] = toupper(buf[j]);
			}

			//write(sockfd, buf, n);
			send(sockfd, buf, n, 0);		}
	}
	
	close(epfd);
	close(lfd);
	return 0;
}

扩展：
epoll的ET(边沿触发) 和 LT(水平触发) 模式

• epoll默认情况下是LT模式，在这种模式下，若读数据一次性没有读完，缓冲区还有可读数据，则epoll_wait还会通知（比如发10个数据，一次只读两次，那么会循环读取5次）
• 若将epoll设置为ET模式(ev.events = EPOLLIN | EPOLLET），若读数据的时候一次性没有读完，则epoll_wait不再通知，直到下次有新的数据发来（还会读取上一次缓冲区已收到但还未读走的数据）