epoll函数
epoll介绍
本质是一个红黑树，epfd是红黑树的根，然后挂子节点
epoll所需函数
int eopll_create(int size)
size：创建的红黑树的监听节点数量。（仅供内核参考）
返回值：指向新创建的新红黑数的根节点epfd，失败就-1
int eopll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event)
操作红黑树
epfd：红黑树的根节点，epoll_create的返回值
op：对该监听所做的操作，节点挂在树上，和摘下，还有修改。
- EPOLL_CTL_ADD： 添加fd到红黑树
- EPOLL_CTL_MOD： 修改fd在红黑树上的监听事件
- EPOLL_CTL_DEL： 将fd从红黑树上摘除（取消监听）
fd：待监听的fd
event：一个结构体，不是数组，注意和poll区分
返回值：成功0，失败-1
int eopll_wait(int epid, struct epoll_event *events, int maxevents, int timeout)
注意这是阻塞监听
epfd：红黑树根节点
events：注意和creat函数中的不一样，这里面有s，所以这个是一个数组，典型的传出参数，传出满足监听条件的fd结构体
maxevents：数组 元素的总个数 不是实际监听的
- struct epoll_event events[1024]；传1024
timeout：-1阻塞，0是非阻塞，>0超时时间
返回值：
- 大于0,满足监听的总个数，可以用作数组下标，用作循环上限
- 0没有满足监听事件
- 小于0，错误
使用上面函数实现EPOLL多路IO转接
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> File Name: server.c
> Author: shaozheming
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> Created Time: 2022年03月05日 星期六 10时48分07秒
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#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <pthread.h>
#include <ctype.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/epoll.h>
#include <errno.h>
#include "wrap.h"
#define SERV_PORT 6666
#define MAXLINE 8192
#define OPEN_MAX 5000
#define INET_ADDRSTRLEN 16
int main(int argc, char* argv[])
{
int i, listenfd, connfd, sockfd;
int n, num = 0;
ssize_t nready, efd, res;
char buf[MAXLINE], str[INET_ADDRSTRLEN];
socklen_t clilen;
struct sockaddr_in cliaddr, servaddr;
struct epoll_event tep, ep[OPEN_MAX]; //tep是ctl参数，ep为wait参数
listenfd = Socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
/* 端口复用 */
int opt = 1;
setsockopt(listenfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &opt, sizeof(opt));
/* 服务器地址设置 */
bzero(&servaddr, sizeof(servaddr));
servaddr.sin_family = AF_INET;
servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
servaddr.sin_port = htons(SERV_PORT);
/* 绑定 */
Bind(listenfd, (struct sockaddr *)&servaddr, sizeof(servaddr));
/* 监听设置 */
Listen(listenfd, 20);
/* 创建epoll模型 */
efd = epoll_create(OPEN_MAX); //创建一个5000个节点的红黑树，efd是红黑树的根
if(efd == -1) perr_exit("epoll create error!\r\n");
/* 绑定listenfd的监听事件为读 */
tep.events = EPOLLIN;
tep.data.fd = listenfd;
res = epoll_ctl(efd, EPOLL_CTL_ADD, listenfd, &tep); //将lfd和对应的结构体挂载红黑树上
if(res == -1) perr_exit("epoll ctrl error!\r\n");
while(1) {
/* 阻塞监听事件，ep为传出参数的数组 */
nready = epoll_wait(efd, ep, OPEN_MAX, -1);
if(nready == -1) perr_exit("epoll wait error!\r\n");
for(i = 0; i < nready; ++i) {
if(!(ep[i].events & EPOLLIN))
continue; //如果不是读事件，继续循环
if(ep[i].data.fd == listenfd) { //lfd就是有连接请求
clilen = sizeof(cliaddr);
connfd = Accept(listenfd, (struct sockaddr *)&cliaddr, &clilen);
printf("received from %s at PORT %d\n",
inet_ntop(AF_INET, &cliaddr.sin_addr, str, sizeof(str)),
ntohs(cliaddr.sin_port));
printf("cfd %d---client %d\n", connfd, ++num);
/* 将连接节点加入红黑树 */
tep.events = EPOLLIN;
tep.data.fd = connfd;
res = epoll_ctl(efd, EPOLL_CTL_ADD, connfd, &tep);
if(res == -1) perr_exit("epoll ctrl error!\r\n");
} else { //不是连接事件，就是建立socket通信
sockfd = ep[i].data.fd;
n = Read(sockfd, buf, MAXLINE);
if(n == 0) {
/* 客户端关闭链接 */
res = epoll_ctl(efd, EPOLL_CTL_DEL, sockfd, NULL); //将关闭链接的文件描述符摘除
if(res == -1) perr_exit("epoll ctrl error!\r\n");
Close(sockfd);
--num;
printf("client[%d] closed connection\n", sockfd);
} else if (n < 0) {
/* 出错 */
perror("read n < 0 error: ");
res = epoll_ctl(efd, EPOLL_CTL_DEL, sockfd, NULL);
Close(sockfd);
--num; //num用于记录连接客户端的个数，失败了会减小
} else {
/* 连接成功并有通信数据 */
for(i = 0; i < n; ++i) {
buf[i] = toupper(buf[i]);
}
Write(STDOUT_FILENO, buf, n);
Writen(sockfd, buf, n);
}
}
}
}
Close(listenfd);
return 0;
}
网络的ET和LT模式
Edge Triggered【ET】边缘触发只有数据到来才触发，不管缓存中是否还有数据
Level Triggered【LT】水平触发，只要有数据都会触发
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#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <pthread.h>
#include <ctype.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/epoll.h>
#include <errno.h>
#include "wrap.h"
#define MAXLINE 10
int main(int argc, char* argv[])
{
int efd, i;
int pfd[2]; //管道
pid_t pid;
char buf[MAXLINE], ch = 'a';
pipe(pfd);
pid = fork();
if(pid == 0) {
/* 子进程写 */
close(pfd[0]); //关闭读端
while(1) {
//aaaa\n
for(i = 0; i < MAXLINE/2; ++i)
buf[i] = ch;
buf[i-1] = '\n';
ch++;
//bbbb\n
for(; i < MAXLINE; ++i)
buf[i] = ch;
buf[i-1] = '\n';
ch++;
write(pfd[1], buf, sizeof(buf));
sleep(5);
}
close(pfd[1]);
} else if(pid > 0) {
/* 父进程读 */
struct epoll_event event;
struct epoll_event resevent[10];
int res, len;
close(pfd[1]); //关闭写端
efd = epoll_create(10);
// event.events = EPOLLIN | EPOLLET; //ET边沿触发
event.events = EPOLLIN; //默认LT水平触发
event.data.fd = pfd[0];
epoll_ctl(efd, EPOLL_CTL_ADD, pfd[0], &event);
while(1) {
res = epoll_wait(efd, resevent, 10, -1);
printf("res = %d\r\n", res);
if(resevent[0].data.fd == pfd[0]) {
len = Readn(pfd[0], buf, MAXLINE/2);
write(STDOUT_FILENO, buf, len);
}
}
close(pfd[0]);
close(efd);
} else {
perror("fork error!\r\n");
exit(-1);
}
return 0;
}
ET模式下必须使用非阻塞
阻塞IO：当你去读一个阻塞的文件描述符时，如果在该文件描述符上没有数据可读，那么它会一直阻塞(通俗一点就是一直卡在调用函数那里)，直到有数据可读。当你去写一个阻塞的文件描述符时，如果在该文件描述符上没有空间(通常是缓冲区)可写，那么它会一直阻塞，直到有空间可写。以上的读和写我们统一指在某个文件描述符进行的操作，不单单指真正的读数据，写数据，还包括接收连接accept()，发起连接connect()等操作…
非阻塞IO：当你去读写一个非阻塞的文件描述符时，不管可不可以读写，它都会立即返回，返回成功说明读写操作完成了，返回失败会设置相应errno状态码，根据这个errno可以进一步执行其他处理。它不会像阻塞IO那样，卡在那里不动！！！
Level_triggered(水平触发)：当被监控的文件描述符上有可读写事件发生时，epoll_wait()会通知处理程序去读写。如果这次没有把数据一次性全部读写完(如读写缓冲区太小)，那么下次调用 epoll_wait()时，它还会通知你在上没读写完的文件描述符上继续读写，当然如果你一直不去读写，它会一直通知你！！！如果系统中有大量你不需要读写的就绪文件描述符，而它们每次都会返回，这样会大大降低处理程序检索自己关心的就绪文件描述符的效率！！！
Edge_triggered(边缘触发)：当被监控的文件描述符上有可读写事件发生时，epoll_wait()会通知处理程序去读写。如果这次没有把数据全部读写完(如读写缓冲区太小)，那么下次调用epoll_wait()时，它不会通知你，也就是它只会通知你一次，直到该文件描述符上出现第二次可读写事件才会通知你！！！这种模式比水平触发效率高，系统不会充斥大量你不关心的就绪文件描述符！！！
所以ET所以循环处理，保证能将数据读取完毕，即同时要保证非阻塞IO，不然最后会被阻塞
epoll反应堆
ET模式+非阻塞轮询+void * ptr
再来看这张图中的ptr，因为是void*，可以进行类型转换和回调，操作空间变大，一般搭配监听写事件的回调函数
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> File Name: server.c
> Author: shaozheming
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> Created Time: 2022年03月07日 星期一 14时24分00秒
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#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <pthread.h>
#include <ctype.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/epoll.h>
#include <errno.h>
#include <sys/epoll.h>
#include <fcntl.h>
#include <time.h>
#include "wrap.h"
#define MAX_EVENTS 1024 /* 监听上限 */
#define SERV_PORT 6666
#define BUFLEN 4096
void recvdata(int fd, int events, void *arg);
void senddata(int fd, int events, void *arg);
struct myevent_s {
int fd; /* 要监听的文件描述符 */
int events; /* 对应的监听事件 */
void *arg; /* 泛型参数 */
void (*call_back)(int fd, int events, void *arg); /* 回调函数 */
int status; /* 是否在监听，1：在红黑树上 0：不再红黑树上 */
char buf[BUFLEN]; /* 缓冲区 */
int len; /* 缓冲区大小 */
long last_active; /* 记录每次加入红黑树 g_efd的时间值, 时间太长就剔除 */
};
int g_efd; /* 全局变量，保存红黑树的根节点 */
struct myevent_s g_events[MAX_EVENTS + 1]; /* 自定义结构体数组，1025个还有listenfd */
/* 结构体myevent_s成员变量初始化 */
void eventset(struct myevent_s *ev, int fd, void (*call_back)(int, int, void *), void *arg)
{
ev->fd = fd;
ev->call_back = call_back;
ev->events = 0;
ev->arg = arg;
ev->status = 0;
memset(ev->buf, 0, sizeof(ev->buf));
ev->len = 0;
ev->last_active = time(NULL); //当前时间，即调用eventset函数的时间
return;
}
/* 向epoll监听的红黑树添加一个文件描述符 */
void eventadd(int efd, int events, struct myevent_s *ev)
{
struct epoll_event epv = {0, {0}};
int op;
epv.data.ptr = ev;
epv.events = ev->events = events; //两个结构体都要赋值
if(ev->status == 0) { //没有挂在红黑树上要挂一下
op = EPOLL_CTL_ADD;
ev->status = 1; //加入红黑树并将状态置1
}
if(epoll_ctl(efd, op, ev->fd, &epv) < 0)
printf("event add failed [fd = %d], events[%d]\r\n", ev->fd, events);
else
printf("event add ok [fd = %d], op = %d, events[%d]\r\n", ev->fd,op, events);
return;
}
/* 从监听的红黑树中删除一个文件描述符 */
void eventdel(int efd, struct myevent_s *ev)
{
struct epoll_event epv = {0, {0}};
if(ev->status != 1)
return ;
epv.data.ptr = NULL;
ev->status = 0;
epoll_ctl(efd, EPOLL_CTL_DEL, ev->fd, &epv);
return ;
}
/* 调用该函数与客户端进行连接 */
void acceptconn(int lfd, int events, void *arg)
{
struct sockaddr_in cin;
socklen_t len = sizeof(cin);
int cfd, i;
if((cfd = accept(lfd, (struct sockaddr *)&cin, &len)) == -1) {
if(errno != EAGAIN && errno != EINTR) {
/* 暂时不做处理 */
}
printf("%s: accept, %s\n", __func__, strerror(errno));
return ;
}
do {
for (i = 0; i < MAX_EVENTS; ++i)
if(g_events[i].status == 0) break; //从数组中找到一个空闲元素，找到就跳出
if(i == MAX_EVENTS) {
printf("%s: max connect limit[%s]\n", __func__, strerror(errno));
break; //没有空闲的了
}
int flag = 0;
if((flag - fcntl(cfd, F_SETFL, O_NONBLOCK)) < 0) {
/* 设置为非阻塞 */
printf("%s: fcntl nonblocking failed, %s\n", __func__, strerror(errno));
break;
}
/* 给cfd设置一个myevent_s结构体，回调函数设置为recvdata */
eventset(&g_events[i], cfd, recvdata, &g_events[i]);
eventadd(g_efd, EPOLLIN, &g_events[i]);
}while(0);
printf("new connect [%s:%d][time:%ld], pos[%d]\n",
inet_ntoa(cin.sin_addr), ntohs(cin.sin_port), g_events[i].last_active, i);
return ;
}
void recvdata(int fd, int events, void *arg)
{
struct myevent_s *ev = (struct myevent_s *)arg;
int len;
len = recv(fd, ev->buf, sizeof(ev->buf), 0); //读文件描述符并存入
eventdel(g_efd, ev);
if(len > 0) {
ev->len = len;
ev->buf[len] = '\0';
printf("C[%d]:%s\n",fd, ev->buf);
eventset(ev, fd, senddata, ev); //设置回调会senddata
eventadd(g_efd, EPOLLOUT, ev); //监听写事件
} else if(len == 0) {
close(ev->fd);
/* 相减得到元素偏离位置 */
printf("[fd = %d] pos[%ld], closed!\r\n", fd, ev - g_events);
} else {
close(ev->fd);
printf("recv[fd = %d] error %s\r\n", fd, strerror(errno));
}
}
/* 发送数据 */
void senddata(int fd, int events, void *arg)
{
struct myevent_s *ev = (struct myevent_s*) arg;
int len;
len = send(fd, ev->buf, ev->len, 0);
eventdel(g_efd, ev);
if(len > 0) {
printf("send[fd = %d], [%d]%s\r\n", fd, len, ev->buf);
eventset(ev, fd, recvdata, ev); //写完之后再次挂到红黑树上，变成读
eventadd(g_efd, EPOLLIN, ev);
} else {
close(ev->fd);
printf("send[fd = %d] error %s\r\n", fd, strerror(errno));
}
return ;
}
/* 创建socket, 初始化lfd */
void initlistensocket(int efd, short port)
{
struct sockaddr_in sin;
int lfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
fcntl(lfd, F_SETFL, O_NONBLOCK);
memset(&sin, 0, sizeof(sin));
sin.sin_family = AF_INET;
sin.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
sin.sin_port = htons(port);
bind(lfd, (struct sockaddr *)&sin, sizeof(sin));
listen(lfd, 20);
eventset(&g_events[MAX_EVENTS], lfd, acceptconn, &g_events[MAX_EVENTS]);
eventadd(efd, EPOLLIN, &g_events[MAX_EVENTS]);
return ;
}
int main(int argc, char* argv[])
{
unsigned short port = SERV_PORT;
if(argc == 2)
port = atoi(argv[1]); //使用用户指定端口，如未指定，用默认端口
g_efd = epoll_create(MAX_EVENTS + 1); //创建红黑树
if(g_efd <= 0)
printf("create efd in %s err %s \r\n", __func__, strerror(errno));
initlistensocket(g_efd, port); //初始化监听socket
struct epoll_event events[MAX_EVENTS+1]; //保存已满足就绪事件的文件描述符数组，再epoll_wait
printf("server running:port[%d]\n", port);
int checkpos = 0, i;
while(1) {
/* 超时验证，每次测试100个链接，不测试listenfd，当客户端60s内没有和服务器通信则关闭 */
long now = time(NULL); //当前时间
for(i = 0; i < 100; ++i, ++checkpos) {
/* 一次循环检测100个，使用checkpos控制检测对象 */
if(checkpos == MAX_EVENTS)
checkpos = 0;
if(g_events[checkpos].status != 1) /* 不在红黑树上 */
continue;
long duration = now - g_events[checkpos].last_active; //客户端不活跃的时间
if(duration > 60) {
close(g_events[checkpos].fd);
printf("[fd = %d] timeout\n", g_events[checkpos].fd);
eventdel(g_efd, &g_events[checkpos]);
}
}
/* 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 */
int nfd = epoll_wait(g_efd, events, MAX_EVENTS + 1, 1000);
if(nfd < 0) {
printf("epoll_wait error, exit\n");
break;
}
for(i = 0; i < nfd; ++i) {
/* 使用自定义结构体指针，接受ptr成员 */
struct myevent_s *ev = (struct myevent_s *)events[i].data.ptr;
if((events[i].events & EPOLLIN) && (ev->events & EPOLLIN)) {
ev->call_back(ev->fd, events[i].events, ev->arg); //读就绪
}
if((events[i].events & EPOLLOUT) && (ev->events & EPOLLOUT)) {
ev->call_back(ev->fd, events[i].events, ev->arg); //写就绪
}
}
}
return 0;
}
主要是给自己看的，所以肯定会出现很多错误哈哈哈哈哈
