嵌入式学习日记（36）TCP并发服务器构建——epoll

select特点：

1. 使用位图（数组）实现对文件描述符集合的保存，最多允许同时监测1024个文件描述符；

2. 需要应用和内核层的反复数据（文件描述符集合表）拷贝；

3. 返回的集合表需要遍历寻找到达的事件；

4. 只能工作在水平触发模式（低速模式），不能工作在边沿触发模式（高速模式）。

poll特点：

1. 使用链表实现对文件描述符集合的保存，没有了监测的文件描述符上限限制；

2. 需要应用和内核层的反复数据（文件描述符集合表）拷贝；

3. 返回的集合表需要遍历寻找到达的事件；

4. 只能工作在水平触发模式（低速模式），不能工作在边沿触发模式（高速模式）。

epoll特点：

1. 使用红黑树（二叉树）实现文件描述符集合的存储，没有文件描述符上限限制，提高查找效率；

2. 将文件描述符集合创建在内核层，避免了应用层和内核层的反复数据拷贝；

3. 返回的是到达事件，不需要遍历，只需要处理事件即可；

4. 可工作在水平触发模式（低速模式），也可工作在边沿触发模式（高速模式）。

epoll构建流程：

1. 创建文件描述符集合 ： int epoll_create(int size);

2. 添加关注的文件描述符：int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event);

3. epoll通知内核开始进行事件监测 ：int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event *events, int maxevents, int timeout);

4. epoll返回时，获取到达事件的结果

5. 根据到达事件做任务处理

int epoll_create(int size);

功能：通知内核创建文件描述符集合

参数：

size：监测的文件描述符个数

返回值：

成功：文件描述符（代表内核创建的集合）

失败：-1

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

功能：对epoll的文件描述符集合进行操作

参数：

epfd：创建的epoll集合

op：对文件描述符集合进行的操作

EPOLL_CTL_ADD ： 添加文件描述符到集合

EPOLL_CTL_MOD ： 修改集合中的文件描述符

EPOLL_CTL_DEL ：删除集合中的文件描述符

fd：要操作的文件描述符

event：文件描述符对应的事件

typedef union epoll_data {

void *ptr;

int fd;

uint32_t u32;

uint64_t u64;

} epoll_data_t;

struct epoll_event {

uint32_t events; /* Epoll events */

epoll_data_t data; /* User data variable */

};

events：文件描述符的事件：

EPOLLIN： 读事件

EOPLLOUT：写事件

data.fd : 关注的文件描述符

返回值：

成功：0

失败：-1

int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event *events,

int maxevents, int timeout);

功能：通知内核开始监测文件描述符的事件

参数：

epfd：监测的文件描述符集合

events：保存返回的到达事件的结果（数组）

struct epoll_event evsMAX_FD_CNT；

evs;

maxevents：最大的事件个数

timeout：监测的超时时间

-1 ：不设置超时（一直阻塞）

返回值：

成功：到达的事件的个数

失败：-1

利用epoll构建并发服务器

#include "head.h"

#define SER_PORT 50001
#define SER_IP "192.168.0.180"
int n = 1;

int init_tcp_ser()
{
    int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    if (sockfd < 0)
    {
        perror("socket error");
        return -1;
    }
    struct sockaddr_in seraddr;
    seraddr.sin_family = AF_INET;
    seraddr.sin_port = htons(SER_PORT);
    seraddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(SER_IP);
    int ret = bind(sockfd, (struct sockaddr *)&seraddr, sizeof(seraddr));
    if (ret < 0)
    {
        perror("bind error");
        close(sockfd);
        return -1;
    }
    ret = listen(sockfd, 5);
    if (ret < 0)
    {
        perror("listen error");
        close(sockfd);
        return -1;
    }
    return sockfd;
}

int epoll_fd_add(int epfds, int fd, uint32_t events)
{
    struct epoll_event ev;
    ev.events = events;
    ev.data.fd = fd;
    int ret = epoll_ctl(epfds, EPOLL_CTL_ADD, fd, &ev);
    if (ret < 0)
    {
        perror("add error");
        return -1;
    }
    return 0;
}

int main()
{
    struct sockaddr_in cliaddr;
    socklen_t clilen = sizeof(cliaddr);
    int sockfd = init_tcp_ser();
    if (sockfd < 0)
    {
        return -1;
    }
    int epfds = epoll_create(n);
    if (epfds < 0)
    {
        perror("epoll_create error");
        return -1;
    }
    epoll_fd_add(epfds, sockfd, EPOLLIN);
    struct epoll_event evs[1024];
    char buff[1024] = {0};
    while (1)
    {
        int count = epoll_wait(epfds, evs, n, -1);
        if (count < 0)
        {
            perror("epoll_wait error");
            return -1;
        }
        for (int i = 0; i < count; ++i)
        {
            if (evs[i].data.fd == sockfd)
            {
                int connfd = accept(sockfd, (struct sockaddr *)&cliaddr, &clilen);
                if (connfd < 0)
                {
                    perror("accept error:");
                    return -1;
                }
                epoll_fd_add(epfds, connfd, EPOLLIN);
                ++n;
            }
            else
            {
                memset(buff, 0, sizeof(buff));
                ssize_t cnt = recv(evs[i].data.fd, buff, sizeof(buff), 0);
                if (cnt < 0)
                {
                    perror("receive error");
                    epoll_ctl(epfds, EPOLL_CTL_DEL, evs[i].data.fd,NULL);
                    close(evs[i].data.fd);
                    continue;
                }
                else if (cnt == 0)
                {
                    printf("offline\n");
                    epoll_ctl(epfds, EPOLL_CTL_DEL, evs[i].data.fd,NULL);
                    close(evs[i].data.fd);
                    break;
                }
                printf("%s\n", buff);
            }
        }
    }
    close(sockfd);
    return 0;
}