Linux編程之Epoll高併發

来源:https://www.cnblogs.com/znwang/archive/2018/07/08/9279834.html
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網路上所有資料都說epoll是高併發、單線程、IO重疊服用的首選架構，比select和poll性能都要好，特別是在有大量不活躍連接的情況下。具體原理就不闡述了，下麵說說使用。 具有有三個函數： #include <sys/epoll.h> 1、int epoll_create ( int size ...


網路上所有資料都說epoll是高併發、單線程、IO重疊服用的首選架構，比select和poll性能都要好，特別是在有大量不活躍連接的情況下。具體原理就不闡述了，下麵說說使用。

具有有三個函數：

#include <sys/epoll.h>

 

1、int epoll_create ( int size );

size是epoll要監視的fd的規模。

 

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

（1）epfd：epoll_create的返回值。

（2）op  指定操作類型：

     EPOLL_CTL_ADD：往事件表中註冊fd上的事件

     EPOLL_CTL_MOD：修改fd上的註冊事件

     EPOLL_CTL_DEL：刪除fd上的註冊事件

（3）fd：要操作的文件描述符（socket）

 （4）event：指定要監聽fd的什麼事情。它是epoll_event結構指針類型：

struct epoll_event

{

     __unit32_t events;    // epoll事件

     epoll_data_t data;     // 用戶數據

};

events：描述事件類型。events可以是以下幾個巨集的集合：

 EPOLLIN ：表示對應的文件描述符可以讀（包括對端SOCKET正常關閉）；
EPOLLOUT：表示對應的文件描述符可以寫；

 EPOLLPRI：表示對應的文件描述符有緊急的數據可讀（這裡應該表示有帶外數據到來）；
EPOLLERR：表示對應的文件描述符發生錯誤；

EPOLLHUP：表示對應的文件描述符被掛斷；

 EPOLLET： 將EPOLL設為邊緣觸發(Edge Triggered)模式，這是相對於水平觸發(Level Triggered)來說的。

EPOLLONESHOT：只監聽一次事件，當監聽完這次事件之後，如果還需要繼續監聽這個socket的話，需要再次把這個socket加入到EPOLL隊列里。

data成員：其中data.fd常用來裝要操作的fd。

 

typedef union epoll_data

{

     void *ptr;

      int fd;

      __uint32_t u32;

      __uint64_t u64;

  } epoll_data_t;

 

 

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

epoll_wait的工作流程是：等待，如果有epoll事件發生立刻返回，否則等待timeout毫秒。返回時拷貝要處理的事件到events指向的數組，返回就緒的文件描述符的個數，失敗時返回-1並設置errno。 

timeout：指定epoll的超時時間，單位是毫秒。當timeout為-1是，epoll_wait調用將永遠阻塞，直到某個事件發生。當timeout為0時，epoll_wait調用將立即返回。 

maxevents：指定最多監聽多少個事件。如果events指向的是20個單元的結構體數組，那麼就設置maxevents為20。 

events： events指向的數組中將拷貝所有就緒的事件，從內核事件表中。events的成員是struct epoll_event類型，一般包含events（其值是如：EPOLLIN、EPOLLOUT等）。還有一個是data.fd,包含拷貝的事件對應的socket，如果是伺服器監聽socket，說明是有用戶連接到這個socket，如果是其他已經連接好的socket，說明是有數據要發送或者接收。

如果事件數組中的數據得到處理，那麼內核事件表中的事件就會被刪除，下次wait就沒有那些socket的事件了。 

 

實例代碼：

epoll.c

#include <stdio.h>

#include <sys/epoll.h>

#include <sys/socket.h>

#include <stdlib.h>

#include <netinet/in.h>                 //包含sockaddr_in定義

#include <errno.h>

#include <string.h>                     //包含memset strncpy

 

 

int main(int argc,char* argv[])   //主函數

{

 

      int epfd1;int result;

      int server_len,client_len;

      int server_sockfd,client_sockfd;

      struct sockaddr_in server_address;       //定義在 <netinet/in.h>

      struct sockaddr_in client_address;

      struct epoll_event ev1;

      struct epoll_event ev[20];

      int epollreturn;

      int i,j,res;

      int sockfd;

      char ch = '0';

      char buff[1024];

     

      server_address.sin_family = AF_INET;

      server_address.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.131.129");

      server_sockfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);

      server_address.sin_port = htons(9734);

      server_len = sizeof(server_address);

      client_len = sizeof(client_address);

     

      result = bind(server_sockfd,(struct sockaddr*)&server_address,server_len);

      if(result!=0)

      {

           printf("bind failed\n");

           exit(1);                             //在stdlib.h

      }   

 

     

     

      epfd1 = epoll_create(10000);

      ev1.data.fd = server_sockfd;

      ev1.events = EPOLLIN;

      /*

      printf("%08x\n",EPOLLIN);

      printf("%08x\n",EPOLLOUT);

      printf("%08x\n",EPOLLPRI);

      printf("%08x\n",EPOLLERR);

      printf("%08x\n",EPOLLHUP);

      printf("%08x\n",EPOLLET);

      printf("%08x\n",EPOLLONESHOT);

      */

      epoll_ctl(epfd1,EPOLL_CTL_ADD,server_sockfd,&ev1);

     

     

     

      result = listen(server_sockfd,5);

      if(result!=0)

      {

           printf("listen failed\n");

           exit(1);

      }

     

      memset(buff,0,1024);

      strncpy(buff,"this is server",14);

     

      for(;;)

      {   

           epollreturn  = epoll_wait(epfd1,ev,20,4000);

           printf("epollreturn is %d\n",epollreturn);

           if(epollreturn>0)

           {

                 for(i=0;i<epollreturn;i++)

                 {

                     

                     if(ev[i].data.fd==server_sockfd)//如果新監測到一個SOCKET用戶連接到了綁定的SOCKET埠，建立新的連接。

                      {

                           

                            client_sockfd = accept(server_sockfd,(struct sockaddr *)&client_address, &client_len);//沒有計算client_len的值，會導致accept返回-1

                            printf("accept one client,socket:%d\n",client_sockfd);                        

                            ev1.data.fd=client_sockfd;

                            ev1.events=EPOLLIN;

                            epoll_ctl(epfd1,EPOLL_CTL_ADD,client_sockfd,&ev1);

                           

                            //ev1.data.fd=client_sockfd;

                            //ev1.events=EPOLLOUT;

                            //epoll_ctl(epfd1,EPOLL_CTL_ADD,client_sockfd,&ev1); //註冊

                      }

                      else if(ev[i].events&EPOLLIN)//如果是已經連接的用戶，收到數據，那麼進行讀入。

                      {

                            sockfd = ev[i].data.fd;

                            if (sockfd < 0)

                            {

                                  printf("EPOLLIN,sockfd < 0\n");

                                  continue;

                            }

                            res = recv(sockfd,&ch,1,0);

                                                       

                            if (res < 0)

                            {

                                 if (errno == ECONNRESET)

                                  {

                                       close(sockfd);

                                       ev[i].data.fd = -1;

                                       printf("EPOLLIN,res<0,errno == ECONNRESET\n");

                                  }

                                  else

                                  printf("EPOLLIN,recv error,res <0\n");

                            }

                            else if (res == 0)

                            {

                                  close(sockfd);                    //個測試發現關閉socket，epoll隊列中就不再監視這個socket了,似乎不需要刪除監視

                                  ev[i].data.fd = -1;

                                  printf("EPOLLIN,res == 0\n");

                                  ev1.data.fd=sockfd;

                                  ev1.events=EPOLLIN;

                                  epoll_ctl(epfd1,EPOLL_CTL_DEL,sockfd,&ev1);

                            }

                            else

                            {

                                  printf("EPOLLIN,receive one char %c,socket is %d\n",ch,sockfd);

                            }

 

                            ev1.data.fd=sockfd; 

                            ev1.events=EPOLLOUT;

                            epoll_ctl(epfd1,EPOLL_CTL_MOD,sockfd,&ev1);

                            /**/

                      }

                     

                      else if(ev[i].events&EPOLLOUT) // 監測數據發送的原理是，對端調用recv，通知到伺服器端，通知epoll，這個socket有數據要發。

                      {

                            sockfd = ev[i].data.fd;

                            res = send(sockfd,buff,102,0);

                            if(res==-1)

                            {

                                  printf("send error,res is %d\n",res);

                                  close(sockfd);

                                  ev1.data.fd=sockfd;

                                  ev1.events=EPOLLOUT;

                                  epoll_ctl(epfd1,EPOLL_CTL_DEL,sockfd,&ev1);

                            }

                           

                           

                            ev1.data.fd=sockfd; //設置用於讀操作的文件描述符

                            ev1.events=EPOLLIN; //設置用於註測的讀操作事件

                            epoll_ctl(epfd1,EPOLL_CTL_MOD,sockfd,&ev1);  //修改sockfd上要處理的事件為EPOLIN

                           

                      }

                

                

                 }

          

          

           }

          

     

     

      }

      return 0;

}

 

 

client2.c

#include <sys/types.h>

#include <sys/socket.h>

#include <stdio.h>

#include <netinet/in.h>

#include <arpa/inet.h>

#include <unistd.h>

#include <stdlib.h>

#include <string.h>                     //包含memset strncpy

 

int main(int argc,char* argv[])                         //這是網路套接字，比unix套接字的測試要簡單

{                                                       //測試方法，把client2和server2放在相同或者不同文件夾下都可以

      int sockfd;                                         // 一個終端運行./client2  另外一個終端運行  ./server2 就可以看到結果了

      int len,i,res;

      struct sockaddr_in address;

      int result;

      char ch = 'A';

      char buff[1024];

     

      sockfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);              //奇怪，一個client運行多個版本，每次獲取的居然是同一個socket。改個名字也不行

      printf("socket is %d\n",sockfd);

      address.sin_family = AF_INET;

      address.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.131.129");

      address.sin_port = htons(9734);

      len = sizeof(address);

     

      result = connect(sockfd,(struct sockaddr*)&address,len);

      if(result == -1)

      {

           perror("oops:client1");

           exit(-1);

      }

     

      memset(buff,0,1024);

      i = 0;

      //for(i=0;i<10;i++)

      for(;;)

      {  

           res = send(sockfd,&ch,1,0);

           if(res==-1)

           {

                 printf("send error,res is %d,exiting program\n",res);

                 close(sockfd);

                 return(-1);

           }

           /**/ 

           i++;

            memset(buff,0,102);

           res = recv(sockfd,buff,102,0); 

          

            //if((res==-1)||(res==0))

           if(res==-1)                       

           {

                 printf("recv error,res is %d,exiting program\n",res);

                 close(sockfd);

                 return(-1);

           }

           printf("socket:%d,buff is %s,i is %d\n",sockfd,buff,i);

           /**/

      }

      //scanf("%s",buff);

      printf("exiting program\n");

      close(sockfd);  

      return 0;

}

 


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