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高性能服务器之epoll

程序员文章站 2022-05-20 10:59:49
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什么是epoll epoll是什么？是为处理⼤大批量句柄⽽而作了改进的poll。它⼏几乎具备了之前所说的⼀一切优点，被公认为Linux2.6下性能最好的多路I/O就绪通 知⽅方法。

epoll的相关系统调⽤用 epoll只有epoll_create,epoll_ctl,epoll_wait 3个系统调⽤用。
1. int epoll_create(int size); 创建⼀一个epoll的句柄。⾃自从linux2.6.8之后，size参数是被忽略的。需要注意的是，当创建好 epoll句柄后，它就是会占⽤用⼀一个fd值，在linux下如果查看/proc/进程id/fd/，是能够看到这 个fd的，所以在使⽤用完epoll后，必须调⽤用close()关闭，否则可能导致fd被耗尽。
2. int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event); epoll的事件注册函数，它不同于select()是在监听事件时告诉内核要监听什么类型的事件，⽽而 是在这⾥里先注册要监听的事件类型。 第⼀一个参数是epoll_create()的返回值。 第⼆二个参数表⽰示动作，⽤用三个宏来表⽰示： EPOLL_CTL_ADD：注册新的fd到epfd中
EPOLL_CTL_MOD：修改已经注册的fd的监听事件； EPOLL_CTL_DEL：从epfd中删除⼀一个fd； 第三个参数是需要监听的fd。 第四个参数是告诉内核需要监听什么事，struct epoll_event结构如下：
struct union epoll_data{
void* ptr;
int fd;
_unit32_t u32;
_unit64_t u64;
epoll_data t;
}
struct epoll_event{
_unit32 events;
epoll_data_t data;
}
events可以是以下⼏几个宏的集合： EPOLLIN ：表⽰示对应的⽂文件描述符可以读（包括对端SOCKET正常关闭）； EPOLLOUT：表⽰示对应的⽂文件描述符可以写； EPOLLPRI：表⽰示对应的⽂文件描述符有紧急的数据可读（这⾥里应该表⽰示有带外数据到来）； EPOLLERR：表⽰示对应的⽂文件描述符发⽣生错误； EPOLLHUP：表⽰示对应的⽂文件描述符被挂断； EPOLLET： 将EPOLL设为边缘触发(Edge Triggered)模式，这是相对于⽔水平触发(Level Triggered)来说的。 EPOLLONESHOT：只监听⼀一次事件，当监听完这次事件之后，如果还需要继续监听这个 socket的话，需要再次把这个socket加⼊入到EPOLL队列⾥里
3. int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event * events, int maxevents, int timeout); 收集在epoll监控的事件中已经发送的事件。参数events是分配好的epoll_event结构体数组， epoll将会把发⽣生的事件赋值到events数组中（events不可以是空指针，内核只负责把数据复 制到这个events数组中，不会去帮助我们在⽤用户态中分配内存）。maxevents告之内核这个 events有多⼤大，这个 maxevents的值不能⼤大于创建epoll_create()时的size，参数timeout是超时 时间（毫秒，0会⽴立即返回，-1将不确定，也有说法说是永久阻塞）。如果函数调⽤用成功， 返回对应I/O上已准备好的⽂文件描述符数⽬目，如返回0表⽰示已超时。
2.底层结构示意图：
高性能服务器之epoll

epoll_create：系统创建就绪队列和红黑树
就绪队列：系统维护用来就绪事件
epoll_ctl：主要是对红黑树中插入，删除，更改要x文件v事件
epoll_wait ：用来等待就绪事件，返回就绪事件的个数
3.以下代码

#include<stdio.h>
#include<sys/epoll.h> 
#include<stdio.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/select.h>
#include <sys/time.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include<sys/socket.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include<string.h>
#include<stdlib.h>
int StatUp(char*ip,int port)
{
    int sock=socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    if(sock<0)
    {
        perror("socket");
        exit(2);
    }
    struct sockaddr_in local;
    local.sin_addr.s_addr=inet_addr(ip);
    local.sin_port=htons(port);
    socklen_t len=sizeof(local);
   int b=bind(sock,(struct sockaddr*)&local,len);
   if(b<0)
    {
       perror("bind");
       exit(3);
    }
  int l=listen(sock,10);
  if(l<0)
    {
      perror("listen");
      exit(4);
     }
   return sock;
}

typedef struct fd_buf
{
    int fd;
    char buf[1024];
}fd_buf, *fd_buf_p;

void *malloc_fd_buf(int fd)
{
    fd_buf_p temp=(fd_buf_p)malloc(sizeof(fd_buf));
   if(temp<0)
   {
       perror("malloc");
       return NULL;
   }
    temp->fd=fd;
    return temp;
}
void read_fd(int epfd,fd_buf_p fdp)
{
    int s=read(fdp->fd,fdp->buf,sizeof(fdp->buf)-1);
    if(s<0)
    {
        perror("read");
        return;
    }
    if(s>0)
    {
        fdp->buf[s]=0;
        printf("file%d say:%s\n",fdp->fd,fdp->buf);
    }
    else if(s==0)
        {
            printf("file is gone\n");
            close(fdp->fd);
            if( epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_DEL,fdp->fd,NULL)<0)
            {
                perror("epoll_ctl");
               return;
            }
            free(fdp);  //remenber free,!froget 
        }
}
void write_msg(int epfd,fd_buf_p fdp)
{
    char* msg="HTTP/1.0 200 ok\r\n\r\n<html><h1>happy!!!!</h1></html>";
    write(fdp->fd,msg,strlen(msg));
    close(fdp->fd);
    epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_DEL,fdp->fd,NULL);
    free(fdp);
    printf("msg had be send\n");
}
int accept_sock(int fd)
{
    struct sockaddr_in client;
    socklen_t len=sizeof(client);
   int newsock=accept(fd,(struct sockaddr*)&client,&len);
   if(newsock<0)
   {
       perror("accept");
       return -1;
   }
   printf("get a new connect\n");
    return newsock;
}
int main(int argc,char* argv[])
{
    if(argc!=3)
    {
        printf("Usage:%s [local_ip][local_port]\n",argv[0]);
        exit(1);
    }
   int listen_sock=StatUp(argv[1],atoi(argv[2]));
   int epfd=epoll_create(256);
   if(epfd<0)
   {
        perror("epoll");
        close(listen_sock);
        exit(5);
   }
   struct epoll_event evn;
   evn.events=EPOLLIN;
   evn.data.ptr=malloc_fd_buf(listen_sock);
   if(epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, listen_sock,&evn)<0)
   {
    perror("epoll_ctl");
    exit(6);
   }

   struct epoll_event events[20];
   int count;
   while(1)
   {
       switch((count=epoll_wait(epfd, events,15, -1)) )
       {

        case 0:
            printf("timeout\n");
            break;
        case -1:
            perror("epoll_wait");
            break;
        default:
        {
            int i=0;
           for( i=0;i<count;i++)
           {
               fd_buf_p fdp=events[i].data.ptr;
               if(fdp->fd==listen_sock && events[i].events & EPOLLIN)
               {
                   int newsock= accept_sock(fdp->fd);
                   if(newsock<0)
                       continue;
                   evn.events=EPOLLIN;
                   evn.data.ptr=malloc_fd_buf(newsock);
                   epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, newsock,&evn);// MOD
                }//if is lisent_sock
              else if(fdp->fd!=listen_sock)
              {
                  if(events[i].events & EPOLLIN) //!!! &  if==??
                  {
                    read_fd(epfd,fdp); 
                    evn.events=EPOLLOUT;
                    evn.data.ptr=malloc_fd_buf(fdp->fd);
                    epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_MOD, fdp->fd,&evn);         
                  }//is read
                  if(events[i].events & EPOLLOUT)
                  {
                     write_msg(epfd,fdp);
                  }//is write
             }//isn"t listensock
           }//for i
               //break;
        }//deflut
        break;
       }//switch
   }//while
    return 0;
}

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