C语言实现Reactor

​ 在前边的C语言实现简易tcp服务器中，我们实现服务器是采用了最笨拙的方法，就是每来一个客户端，我们就创建一个线程进行连接处理。试想如果有10w个客户端来，就需要10w个线程，需要创建大量的线程，耗费大量的资源，并且为了保证线程安全，还需要考虑锁，死锁等问题，这些都需要一定的开销。因此为了解决这个问题，我们下一篇介绍了select、poll、epoll，他们三个是常用的I/O多路复用机制。解决了创建大量的线程的问题。用一个线程就可以去处理多个客户端连接的问题。那么问题来了，性能是否还能继续优化？之前我们用epoll来实现服务器是对i/o进行操作，我们可以使用Reactor模式封装epoll，隐藏底层io细节，在事件的层次上进行操作。

Reactor网络模式

​ 在传统的阻塞io模型中，当一个线程遇到一个io操作时，它会一直等待操作完成。这意味着线程无法同时处理其他任务，导致资源利用率低下。

​ 而Reactor（反应堆）模式可以解决上述问题。Reactor是一种事件驱动的设计模式，将I/O事件的管理和处理分离开来，使得程序能够同时处理多个并发的 I/O 事件。

​ 具体来说，在 Reactor 模式中，有一个事件循环（event loop）负责监听各种输入事件，并将其分发给对应的处理函数进行处理。这样就实现了非阻塞地进行 I/O 操作，不需要等待单个 I/O 完成再进行下一个操作。相反，通过监听多个文件描述符上的事件，并将其交由合适的回调函数或处理器进行处理，可以实现高效的并发执行。

​ Reactor模式有单线程Reactor模式和多线程Reactor模式。今天我们主要在之前用epoll写简易tcp服务器的代码上进行修改从而实现单线程Reactor模式。

#include<sys/socket.h>
#include<errno.h>
#include<netinet/in.h>
#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<stdlib.h>
#include<sys/select.h>
#include<sys/epoll.h>
#include<unistd.h>

#define SERV_PORT 2048
#define BUFFER_LENGTH 128
typedef int (*RCALLBACK)(int fd);

struct conn_item
{
    int fd;
    char rbuffer[BUFFER_LENGTH];
    int rlen;
    char wbuffer[BUFFER_LENGTH];
    int wlen;

    union{
        RCALLBACK accept_callback;
		RCALLBACK recv_callback;
    }recv_t;

    RCALLBACK send_callback;
};

int epfd = 0;
struct conn_item connlist[1024] = {0};
void set_event(int fd,int event,int flag)
{
	if(flag) //1 add 0 mod
	{
		struct epoll_event ev;
		ev.events = event;
		ev.data.fd = fd;
		epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, fd, &ev);
	}
	else
	{
		struct epoll_event ev;
		ev.events = event;
		ev.data.fd = fd;
		epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_MOD, fd, &ev);
	}
}


int init_server()
{
    int sockfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
 
    struct sockaddr_in servaddr;
    memset(&servaddr,0,sizeof(struct sockaddr_in));

    servaddr.sin_family = AF_INET;
    servaddr.sin_port = htons(SERV_PORT);
    servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
    
    if(-1 == bind(sockfd,(struct sockaddr*)&servaddr,sizeof(struct sockaddr)))
    {
        perror("bind");
        return -1;
    }
 
    listen(sockfd,10);

    return sockfd;
}



int recv_cb(int fd)
{
	char *buffer = connlist[fd].rbuffer;	
	int idx = connlist[fd].rlen;
	//读的长度是剩余的多少： BUFFER_LENGTH - idx
	//每次从idx开始
	int count = recv(fd, buffer+idx, BUFFER_LENGTH - idx, 0);
	if (count == 0) {
		printf("disconnect\n");

		epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_DEL, fd, NULL);		
		close(fd);
		
		return -1;
	}
	
	
	connlist[fd].rlen += count;
	
	//send(fd, buffer, connlist[fd].idx, 0);
	//设置事件 event
//need to send
	memcpy(connlist[fd].wbuffer,connlist[fd].rbuffer,connlist[fd].rlen);
	connlist[fd].rlen -= connlist[fd].rlen;
	connlist[fd].wlen = connlist[fd].rlen;

	set_event(fd,EPOLLOUT,0);

	return count;
}

int send_cb(int fd)
{
	char *buffer = connlist[fd].wbuffer;
	int idx = connlist[fd].wlen;

	int count = send(fd,buffer,idx,0);

	//没有会一直recv buffer
	set_event(fd,EPOLLIN,0);
	return count;
}



int accept_cb(int fd)
{
	struct sockaddr_in clientaddr;
	socklen_t len = sizeof(clientaddr);
	
	int clientfd = accept(fd, (struct sockaddr*)&clientaddr, &len);
	if(clientfd<0)
	{
		return -1;
	}
	
	set_event(clientfd,EPOLLIN,1);

	connlist[clientfd].fd = clientfd;
	memset(connlist[clientfd].rbuffer,0,BUFFER_LENGTH);
	connlist[clientfd].rlen = 0;
	memset(connlist[clientfd].wbuffer,0,BUFFER_LENGTH);
	connlist[clientfd].wlen = 0;

	connlist[clientfd].recv_t.recv_callback = recv_cb;
	connlist[clientfd].send_callback = send_cb;

	return clientfd;
}



int main()
{
    int sockfd = init_server();
	epfd = epoll_create(1);
 
	
    if(sockfd <0 )
    {
        printf("error\n");
    }

    connlist[sockfd].fd = sockfd;
	connlist[sockfd].recv_t.accept_callback = accept_cb;
	set_event(sockfd,EPOLLIN,1);
 
    

    struct epoll_event events[1024] = {0};

    printf("epoll test:\n");
    while(1)
    {
        int nready = epoll_wait(epfd, events, 1024, -1);
        printf("nready:%d\n",nready);
        int i = 0;
        for(i = 0;i<nready;i++)
        {
            int connfd = events[i].data.fd;
            
            if(events[i].events & EPOLLIN)
            {
                
                int count = connlist[connfd].recv_t.recv_callback(connfd);
 
                printf("client send count:%d buffer: %s\n",count,connlist[connfd].rbuffer);
            }
            else if(events[i].events & EPOLLOUT)
			{
				
				//printf("recv buffer: %s\n", connlist[connfd].wbuffer);
				int count = connlist[connfd].send_callback(connfd);
				printf("servre send buffer: %s\n",connlist[connfd].wbuffer);
			
			}

                
            
        }
    }
 
}