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socket程式設計epoll函式

阿新 • • 發佈：2018-11-01

poll和select要遍歷所有的檔案描述符，效率低。
epoll函式效率高
1.epoll的實現基於回撥的，如果fd有期望的時間發生，就可以通過回撥函式將其加入epoll就緒佇列中，只關心活躍的“fd"。與fd數目無關
2.讓核心fd訊息通知給使用者空間的方式
poll和select函式採用記憶體拷貝的方法
epoll採用記憶體共享的方法
3.epoll不僅會告訴應用程式有I/O事件到來，還會告訴應用程式相關的訊息，這些資訊由應用程式填充，因此根據這些資訊應用程式不必遍歷所有事件，直接可以定位到事件。

//僅修改伺服器端
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <signal.h>//使用signal函式
#include <sys/wait.h>//使用wait函式
#include <sys/epoll.h>
#include <poll.h>

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>

#include <vector>
#include <algorithm>

typedef std::vector<struct epoll_event> EventList;

#define ERR_EXIT(m) \
	do \
	{ \
		perror(m);	\
		exit(EXIT_FAILURE);\
	}while(0)

/*
activate_nonblock —— 設定I/O為非阻塞模式
*/
void activate_nonblock(int fd)
{
	int ret;
	int flags = fcntl(fd, F_GETFL);//獲取檔案標誌
	if(flags == -1)
	{
		ERR_EXIT("fcntl");
	}

	flags |= O_NONBLOCK;//設定非阻塞模式
	ret = fcntl(fd, F_SETFL, flags);
	if(ret == -1)
		ERR_EXIT("fcntl");
}
//讀確定大小的包
//ssize_t有符號數，size_t為無符號數
ssize_t readn(int fd, void *buf, size_t count)
{
	size_t nleft=count;//剩餘位元組數
	ssize_t nread;//已經接受的位元組數
	char *bufp = (char*)buf;//

	while(nleft>0)
	{
		if((nread=read(fd, bufp, nleft))<0)
		{
			if(errno==EINTR)//訊號中斷
			{
				continue;
			}
			return -1;//否則出錯
		}
		else if(nread==0)//表示對方關閉傳送
		{
			return count-nleft;//返回已讀位元組數
		}
		bufp+=nread;//進行指標偏移
		nleft -= nread;
	} 
	return count;
}
ssize_t writen(int fd, const void *buf, size_t count)
{
	size_t nleft=count;//剩餘位元組數
	ssize_t nwritten;//已經寫入的位元組數
	char *bufp = (char*)buf;//

	while(nleft>0)
	{
		if((nwritten=write(fd, bufp, nleft))<0)
		{
			if(errno==EINTR)//訊號中斷
			{
				continue;
			}
			return -1;//否則出錯
		}
		else if(nwritten==0)
		{
			continue;
		}
		bufp+=nwritten;//進行指標偏移
		nleft -= nwritten;
	} 
	return count;
}
ssize_t recv_peek(int sockfd, void *buf,size_t len)
{
	while(1)
	{
		//recv函式只用於套介面
		//recv函式讀取後，不將資料在緩衝區清除
		int ret= recv(sockfd, buf, len, MSG_PEEK);
		if(ret == -1 && errno == EINTR)
			continue;
		return ret;
	}
}

ssize_t readline(int sockfd, void *buf, size_t maxline)
{
	int ret;//設定窺探返回值
	int nread;//設定已窺探字元數
	char *bufp = (char*)buf;//快取buf
	int nleft = maxline;//設定maxline為包最大長度，nleft為剩餘需讀取字元數
	while(1)
	{
		ret=recv_peek(sockfd, bufp, nleft);
		if(ret<0)
		{
			return ret;
		}
		else if(ret=0)
		{
			return ret;//對方終止了傳送
		}

		nread=ret;
		int i;//檢測有沒有‘\n’字元，有則讀取
		for(i=0; i<nread,i++)
		{
			if(bufp[i]=='\n')
			{
				ret= readn(sockfd,bufp, i+1)
				if(ret != i+1)//已經窺探到有i+1字元，如果沒有則錯誤
					exit(EXIT_FAILURE);
				return ret；
			}
		}
		//如果沒有讀到‘\n’，則將訊息讀入，直到最大包
		nleft -= nread;
		ret= readn(sockfd, bufp, nread);
		if(ret != nread)//已經窺探到有nread個字元，如果readn函式不能讀取這麼多，則錯誤
		{
			exit(EXIT_FAILURE);
		}
		bufp += nread;
	}
	return -1;
}

void do_service(int conn)//執行連線建立後，內容讀取，和返回內容
{
	char recvbuf[1024];
	int n;
		while(1)
		{
			memset(recvbuf, 0, sizeof(recvbuf));
			int ret = readline(conn, recvbuf,1024);//先接受包頭
			if(ret==-1)//讀取失敗則退出
			ERR_EXIT("readline");
			else if(ret==0)//客戶端關閉
			{
				printf("client_close\n");
				break;
			}
			
			
			fputs(recvbuf,stdout);//列印標準輸出
			writen(conn,recvbuf, strlen(recvbuf));
		}
}
void ehco_srv(int conn)//執行連線建立後，內容讀取，和返回內容
{
	char recvbuf[1024];
	int n;
		while(1)
		{
			memset(recvbuf, 0, sizeof(recvbuf));
			int ret = readline(conn, recvbuf,1024);//先接受包頭
			if(ret==-1)//讀取失敗則退出
			ERR_EXIT("readline");
			else if(ret==0)//客戶端關閉
			{
				printf("client_close\n");
				break;
			}
			
			
			fputs(recvbuf,stdout);//列印標準輸出
			writen(conn,recvbuf, strlen(recvbuf));
		}
}
void handle_sigchld(int sig)
{
	//只等待一個子程序結束，就退出消除一個子程序產生的殭屍程序，無法處理併發的多個子程序，造成的殭屍程序
	//wait(NULL);
	//等待選項為不掛起，用來處理客戶端多個併發子程序連線後關閉時造成的多個殭屍程序
	while(waitpid(-1, NULL, WNOHANG)>0)
}
void handle_sigpipe(int sig)
{
	printf("recv a sig=%d\n", sig);
}
int main(void)
{
	int count = 0;
	//處理A呼叫了close,A不能再接收和傳送資料段，但對等方B可以向A傳送資料包，
	//如果B這樣做了，A返回RST段，B再向A傳送資料，A會產生SIGPIPE訊號，該訊號直接忽略就好
	signal(SIGPIPE, handle_sigpipe);
	//當客戶端結束時，伺服器還維持一個殭屍程序
	/*signal(SIGCHLD, SIG_IGH)；//使用signal忽略SIGCHLD訊號(第一種方法)*/
	signal(SIGCHLD, handle_sigchld);//(第二種方法)

	int listenfd;//建立套接字
	if((listenfd=socket(PF_INET,SOCK_STREAM,IPPROTO_TCP))<0)
/*	if((listenfd=socket(PF_INET,SOCK_STREAM, 0))<0)*/
		ERR_EXIT("socket");
	//建立伺服器地址
	struct sockaddr_in servaddr;
	memset(&servaddr,0,sizeof(servaddr));
	servaddr.sin_family = AF_INET;
	servaddr.sin_port = htons(5188);
	servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
	/*servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");*/
	/*inet_aton("127.0.0.1",&servaddr.sin_addr);*/

	 int on = 1;
	 //為了使伺服器處於TIME_WATTING狀態，能再次繫結地址
	 if(setsockopt(listenfd,SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on))<0)
	 	ERR_EXIT("setsockopt");
	 //繫結地址
	if(bind(listenfd,(struct sockaddr*)&servaddr,sizeof(servaddr))<0)
		ERR_EXIT("bind");
	//監聽套接字
	if(listen(listenfd,SOMAXCONN)<0)//套接字變為被動套接字
		ERR_EXIT("listen");

	//epoll函式修改
	std::vector<int> clients;//存放已連線套接字
	int epollfd;//存放epoll例項
	epollfd = epoll_create1(EPOLL_CLOEXEC);//建立一個EPOLL例項

	//將感興趣的事件加入到epoll佇列
	struct epoll_event event;
	event.data.fd = listenfd;
	event.events = EPOLLIN | EPOLLET;//邊沿觸發
	epoll_ctl(epollfd, EPOLL_CTL_ADD, listenfd, &event);

	EventList events(16);//存放併發事件

	//存放客戶端地址
	struct sockaddr_in peeraddr;
  	socklen_t peerlen;
  	
	int conn;//接受accept的套接字
	
	 int i;

	 int nready;
	 while(1)
	 {
	 	nready = epoll_wait(epollfd, &*events.begin(), static_cast<int>(events.size()), -1);

	 	//nready = poll(client，maxi+1, -1);
	 	//nready = select(maxfd+1, &rset, NULL,NULL, NULL);
	 	if(nready==-1)
	 	{
	 		if(errno == EINTR)
	 			continue;
	 		ERR_EXIT("epoll_wait");
	 	}
	 	if(nready==0)
	 		continue;
	 	//陣列已滿，等待的數已經滿了，擴充陣列
	 	if((size_t)nready == events.size())
	 		events.resize(events.size()*2);

	 	//開始處理已檢測到的事件
	 	for(i=0; i<nready; i++)
	 	{
	 		//處理監聽套介面
	 		if(events[i].data.fd == listenfd)
	 		{
	 			peerlen = sizeof(peeraddr);
	 			conn = accept(listenfd, (struct sockaddr*)&peeraddr, &peerlen);
	 			if(conn==-1)
	 			{
	 				ERR_EXIT("accept");
	 			}
	 			printf("ip=%s port=%d\n", inet_ntoa(peeraddr.sin_addr), ntohs(peeraddr.sin_port));
	 			clients.push_back(conn);

	 			activate_nonblock(conn);

	 			//監聽套介面變為已連線套介面，放入佇列，進行管理，等待資料到來
	 			event.data.fd = conn;
	 			event.events = EPOLLIN | EPOLLET;
	 			epoll_ctl(epollfd, EPOLL_CTL_ADD, conn, &event);
	 		}
	 		else if(events[i].events & EPOLLIN)
	 		{
	 			conn = events[i].data.fd;
	 			if(conn<0)
	 				continue;
	 			char recvbuf[1024] = {0};
	 			int ret = readline(conn, recvbuf, 1024);
	 			if(ret ==-1)
	 				ERR_EXIT("readline");
	 			if(ret ==0)
	 			{
	 				printf("client close\n");
	 				close(conn);

	 				event= events[i];
	 				epoll_ctl(epollfd, EPOLL_CTL_DEL, conn, &event);
	 				clients.erase(std::remove(clients.begin(), clients.end(), conn), clients.end());
	 			}
	 			fputs(recvbuf,stdout);//列印標準輸出
				writen(conn,recvbuf, strlen(recvbuf));
	 		}
	 	}
	 }
	return 0;
}

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