高并發(fā)服務(wù)器

多路IO轉(zhuǎn)接

\color{red}{一\ select}

?

#include <sys/time.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
int select(int nfds, fd_set* readfds, fd_set* writefds, fd_set* exceptfds, struct timeval* timeout);
  1. nfds: 監(jiān)控的文件描述符集里最大文件描述符加1, 因?yàn)榇藚?shù)會(huì)告訴內(nèi)核檢測(cè)前多少個(gè)文件描述符的狀態(tài)
  2. readfds: 所監(jiān)聽的文件描述符"可讀"事件, 傳入傳出參數(shù)
  3. writefds: 所監(jiān)聽的文件描述符"可寫"事件, 傳入傳出參數(shù)
  4. exceptfds: 所監(jiān)聽的文件描述符"異常"事件, 傳入傳出參數(shù)
  5. timeout: 定時(shí)阻塞監(jiān)控時(shí)間, 3種情況
    1> NULL, 永遠(yuǎn)等下去
    2> 設(shè)置timeval, 等待固定時(shí)間
    3> 設(shè)置timeval 里時(shí)間均為0, 檢查描述字后立即返回, 輪詢
  返回值: 成功 - 返回的是監(jiān)聽的 所有的 集合中, 滿足條件的總數(shù).
          失敗 - 返回-1
struct timeval {
  long tv_sec;    秒
  long tv_usec;  微秒
};

// 將set清空 0
void FD_ZERO(fd_set* set);
// 將fd 從set中清除出去.
void FD_CLR(int fd, fd_set* set);
// 判斷fd 是否在set集合中: == 1 存在
int FD_ISSET(int fd, fd_set* set);
// 將fd 設(shè)置到set集合中
void FD_SET(int fd, fd_set* set);

// exp:
fd_set readfds;
FD_ZERO(&readfds);
FD_SET(fd1, &readfds);
FD_SET(fd2, &readfds);
三個(gè)集合中一共有幾個(gè)是有效的: select(...);
for() {
  FD_ISSET(fd1, &readfds); -- 1: 滿足
}
#include "wrap.h"

#define SERV_PORT 6666

int main(int argc, char* argv[]) {
    int i, j, n, maxi;
    int nready, client[FD_SETSIZE];     /** 自定義數(shù)組client, 防止遍歷1024個(gè)文件描述符, FD_SETSIZE默認(rèn)為1024 */
    int maxfd, listenfd, connfd, sockfd;
    char buff[BUFSIZ], str[INET_ADDRSTRLEN];    /** INET_ADDRSTRLEN 16 */
    
    struct sockaddr_in cli_addr, serv_addr;
    socklen_t cli_addr_len, serv_addr_len;
    fd_set rset, allset;                /** rset 讀事件文件描述符集合, allset用來暫存 */
    
    listenfd = Socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    
    bzero(&serv_addr, sizeof(serv_addr));
    bzero(&cli_addr, sizeof(cli_addr));
    bzero(buff, sizeof(buff));
    serv_addr.sin_family = AF_INET;
    serv_addr.sin_port = htons(SERV_PORT);
    serv_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
    
    serv_addr_len = sizeof(serv_addr);
    Bind(listenfd, (struct sockaddr*)&serv_addr, serv_addr_len);
    
    Listen(listenfd, 128);
    
    maxfd = listenfd;               /** 起初 listenfd 即為最大文件描述符 */
    
    maxi = -1;                      /** 將來用作client[]的下標(biāo), 初始值指向0個(gè)元素之前的下標(biāo)位置 */
    for (i = 0; i < FD_SETSIZE; i++) {
        client[i] = -1;             /** 用 -1 初始化client[] */
    }
    FD_ZERO(&allset);
    FD_SET(listenfd, &allset);      /** 構(gòu)造select監(jiān)控文件描述符集 */
    
    while (1) {
        rset = allset;              /** 每次循環(huán)時(shí)都從新設(shè)置select監(jiān)控信號(hào)集 */
        nready = select(maxfd + 1, &rset, NULL, NULL, NULL);
        if (nready < 0) {
            perr_exit("select error");
        }
        if (FD_ISSET(listenfd, &rset)) {
            cli_addr_len = sizeof(cli_addr);
            connfd = Accept(listenfd, (struct sockaddr*)&cli_addr, &cli_addr_len);  /** Accept 不會(huì)阻塞 */
            printf("recive from %s at Port %d\n", inet_ntop(AF_INET, &cli_addr.sin_addr, str, sizeof(str)), ntohs(cli_addr.sin_port));
            for (i = 0; i < FD_SETSIZE; i++) {
                if (client[i] < 0) {            /** 找到client[]中沒有使用的位置 */
                    client[i] = connfd;         /** 保存accept返回的文件描述符到client[]里 */ 
                    break;
                }
            }
            if (i == FD_SETSIZE) {              /** 達(dá)到select能監(jiān)控的文件個(gè)數(shù)上限1024 */
                fputs("too many clients\n", stderr);
                exit(1);
            }
            FD_SET(connfd, &allset);            /** 向文件描述符集合allset添加新的文件描述符connfd */
            if (connfd > maxfd) {
                maxfd = connfd;                 /** select 第一個(gè)參數(shù)需要 */
            }
            if (i > maxi) {
                maxi = i;                       /** 保證maxi存的總是client[]最后一個(gè)元素的下標(biāo) */
            }
            if (--nready == 0) {
                continue;
            }
        }
        for (i = 0; i <= maxi; i++) {
            if ((sockfd = client[i]) < 0) {
                continue;
            }
            if (FD_ISSET(sockfd, & rset)) {
                if ((n = Read(sockfd, buff, sizeof(buff))) == 0) {
                    Close(sockfd);
                    FD_CLR(sockfd, &allset);
                    client[i] = -1;
                } else if (n > 0) {
                    for (j = 0; j < n; j++) {
                        buff[j] = toupper(buff[j]);
                    }
                    sleep(10);
                    Write(sockfd, buff, n);
                }
                if (--nready == 0) {
                    break;
                }
            }
        }
    }

    return 0;
}

\color{red}{一\ poll}

#include <poll.h>
int poll(struct pollfd *fds, nfds_t nfds, int timeout);
    fds: 結(jié)構(gòu)體數(shù)組 的首地址
          fds[0].fd = listen_fd;
          fds[0].events = POLLIN/POLLOUT/POLLERR
          fds[0].revents = 0;  // 該值在設(shè)置時(shí)沒有用, 當(dāng)監(jiān)聽的fd有事件返回的時(shí)候, 該值會(huì)被操作系統(tǒng)賦值為對(duì)應(yīng)的事件;POLLIN/POLLOUT/POLLERR
    nfds: 數(shù)組中元素的個(gè)數(shù)
    timeout: 毫秒級(jí)等待
          -1 阻塞等, #define INFTIM -1,  Linux中沒有定義此宏
          0 立即返回, 不阻塞進(jìn)程
          >0 等待指定毫秒數(shù), 如當(dāng)前系統(tǒng)時(shí)間精度不夠毫秒, 向上取值
          
          poll(fds, 5, -1);

struct pollfd {
               int   fd;         /* file descriptor */ 描述符
               short events;     /* requested events */ 描述符對(duì)應(yīng)的事件
               short revents;    /* returned events */ 返回的事件
           };
??1> poll可以突破1024個(gè)文件描述符的限制
??2> 與select(傳入傳出參數(shù))相比, 監(jiān)聽集合與返回集合分離
??3> 搜索的返回變小, 不是固定1024個(gè)
??4> 查看一個(gè)進(jìn)程可以打開的socketm描述符上限

??\color{blue}{cat \ /proc/sys/fs/file-max}
??修改上限值
??\color{blue}{sudo\ vi\ /etc/security/limits.conf}
??文件尾部寫入以下配置
??\color{green}{*\ soft\ nofile\ 65536\ \ 最小值\ }
??\color{green}{*\ hard\ nofile\ 100000(最大可以是file-max顯示的最大值)}
??將用戶注銷后, 使其生效

#define MAXLINE 80
#define SERV_PORT 6666
#define OPEN_MAX 1024


int main(int argc, char* argv[]) {
    int i, j, ret, maxi, listen_fd, conn_fd, sock_fd;
    int nready;
    ssize_t n;
    char buff[MAXLINE], str[INET_ADDRSTRLEN];
    socklen_t cli_len;
    struct pollfd client[OPEN_MAX];
    struct sockaddr_in serv_addr, cli_addr;
    
    bzero(buff, sizeof(buff));
    bzero(str, sizeof(str));
    bzero(&serv_addr, sizeof(serv_addr));
    bzero(&cli_addr, sizeof(cli_addr));
    bzero(client, sizeof(client));

    listen_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    if (listen_fd < 0) {
        printf("%s\n", strerror(errno));
        exit(1);
    }
    // 端口復(fù)用
    int opt = 1;
    setsockopt(listen_fd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &opt, sizeof(opt));
    
    serv_addr.sin_family = AF_INET;
    serv_addr.sin_port = htons(SERV_PORT);
    ret = inet_pton(AF_INET, "127.0.0.1", (void*)&(serv_addr.sin_addr.s_addr));
    if (ret < 0) {
        printf("%s\n", strerror(errno));
        exit(1);
    } else if (ret == 0) {
        printf("this host had been used\n");
        exit(1);
    }
    ret = bind(listen_fd, (struct sockaddr*)&serv_addr, sizeof(serv_addr));
    if (ret < 0) {
        printf("%s\n", strerror(errno));
        exit(1);
    }
    
    ret = listen(listen_fd, 128);
    if (ret < 0) {
        printf("%s\n", strerror(errno));
        exit(1);
    }
    
    client[0].fd = listen_fd;   /** 要監(jiān)聽的第一個(gè)文件描述符, 存入client[0] */
    client[0].events = POLLIN;  /** listen_fd監(jiān)聽普通讀事件 */

    for (i = 1; i < OPEN_MAX; i++) {
        client[i].fd = -1;      /** 用-1初始化client里剩余的元素, 因?yàn)?也是文件描述符, 不能使用0*/ 
    }
    
    maxi = 0;                   /** client[]有效元素中最大元素的下標(biāo) */ 
    for (;;) {
        nready = poll(client, maxi + 1, -1);    /** 阻塞監(jiān)聽是否有連接請(qǐng)求 */ 
        if (client[0].revents & POLLIN) {       /** listen_fd有讀事件就緒 */
            cli_len = sizeof(cli_addr);
            conn_fd = accept(listen_fd, (struct sockaddr*)&cli_addr, &cli_len);
            printf("recived from %s at Port %d\n", inet_ntop(AF_INET, &cli_addr.sin_addr, str, sizeof(str)), ntohs(cli_addr.sin_port));
            for (i = 1; i < OPEN_MAX; i++) {
                if (client[i].fd < 0) {
                    client[i].fd = conn_fd;     /** 找到client[]中空閑的位置, 存放accept返回的conn_fd*/
                    break;
                }
            }
            if (i == OPEN_MAX) {                /** 達(dá)到了最大客戶端數(shù)量 */
                printf("too many clients\n");
                exit(1);
            }
            client[i].events = POLLIN;          /** 設(shè)置剛剛返回的conn_fd, 監(jiān)控讀事件 */
            if (i > maxi) {
                maxi = i;                       /** 更新client[]中 最大元素下標(biāo) */
            }
            if (--nready <= 0) {
                continue;                       /** 沒有更多就緒事件時(shí), 繼續(xù)回到poll阻塞*/
            }
        }
        for (i = 1; i < maxi; i++) {
            /** 前面的if沒有滿足, 說明沒有client_fd滿足, 檢測(cè)client[], 看是哪個(gè)conn_fd就緒 */
            if ((sock_fd = client[i].fd) < 0) {
                continue;
            }
            if (client[i].revents & POLLIN) {
                if ((n = read(sock_fd, buff, sizeof(buff))) < 0) {
                    /** connection reset by client */
                    if (errno == ECONNRESET) {
                        // 收到RST標(biāo)志
                        printf("client[%d] aborted connection\n", i);
                        close(sock_fd);
                        client[i].fd = -1;      /** poll中不監(jiān)控該描述符, 直接置為-1即可, 不用像select那樣移除 */
                    } else {
                        printf("read error\n");
                        exit(1);
                    }
                } else if (n == 0) {            /** 說明客戶端先關(guān)閉了鏈接*/
                    printf("client[%d] closed connection\n", i);
                    close(sock_fd);
                    client[i].fd = -1;
                } else {
                    for (j = 0; j < n; j++) {
                        buff[j] = toupper(buff[j]);
                    } 
                    write(sock_fd, buff, n);
                }
                if (--nready <= 0) {
                    break;
                }
            }
        }
    }

    printf("\n");
    return 0;
}

\color{red}{一\ epoll \ \ 僅限Linux系統(tǒng)}

??1> 原型

??#include <sys/epoll.h>
??1) 創(chuàng)建一個(gè)epoll句柄, 參數(shù)size用來告訴內(nèi)核監(jiān)聽的文件描述符的個(gè)數(shù)(建議值), 跟內(nèi)存大小有關(guān), 返回一個(gè)文件描述符.
????int epoll_create(int size);?//size監(jiān)聽數(shù)目

??2) 控制某個(gè)epoll監(jiān)控的文件描述符上的事件: 注冊(cè)、修改咽安、刪除.
????int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event);
??????epfd: 為epoll_create的句柄
??????op: 表示動(dòng)作, 用三個(gè)宏來表示
???????EPOLL_CTL_ADD (注冊(cè)新的fd到epfd);
???????EPOLL_CTL_MOD (修改已經(jīng)注冊(cè)的fd的監(jiān)聽事件);
???????EPOLL_CTL_DEL (從epfd刪除一個(gè)fd);
??????fd: 要操作的描述符
??????event: 告訴內(nèi)核需要監(jiān)聽的事件

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 */
        EPOLLIN
        EPOLLOUT
        EPOLLERR
    epoll_data_t data;  /** User data variable */
};

??2) 等待所監(jiān)控文件描述符上有事件的產(chǎn)生, 類似于select()調(diào)用
????int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event* events, int maxevents, int timeout);
??????events: 傳出參數(shù), 用來存內(nèi)核得到事件的集合;
??????maxevents: 告知內(nèi)核這個(gè)events有多大, 這個(gè)maxevents的值不能大于創(chuàng)建epoll_create()時(shí)的size;
??????timeout: 超時(shí)時(shí)間
???????? -1??阻塞
???????? 0??立即返回, 非阻塞
???????? >0??指定毫秒
??????返回值: 成功返回有多少文件描述符就緒, 時(shí)間到時(shí)返回0, 出錯(cuò)返回-1 errno;
??3) 邊沿觸發(fā)(epoll ET)&水平觸發(fā)(epoll LT)
????邊沿觸發(fā): 高電頻->低電頻 || 低點(diǎn)頻->高電頻 (0->1 || 1->0)
????水平觸發(fā): 高電頻->高電頻 || 低電頻->低電頻 (1->1 || 0->0)

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <time.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <sys/wait.h>
#include <sys/time.h>
#include <pthread.h>
#include <semaphore.h>
#include <sys/socket.h>
#include <ctype.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/epoll.h>

#include "wrap.h"

#define HOST "127.0.0.1"
#define PORT 6666
#define OPEN_MAX 5000
#define MAXLINE 1024

int main(int argc, char* argv[]) {
    int listen_fd, conn_fd, sock_fd, epfd;
    int i, j, n, ret, res_count;
    struct sockaddr_in serv_addr, cli_addr;
    socklen_t serv_addr_len, cli_addr_len;
    char buff[MAXLINE], str[INET_ADDRSTRLEN];
    struct epoll_event res_events[OPEN_MAX], listen_event;
    
    bzero(&serv_addr, sizeof(serv_addr));
    bzero(&cli_addr, sizeof(cli_addr));
    bzero(buff, sizeof(buff));
    bzero(str, sizeof(str));
    
    listen_fd = Socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    int opt = 1;
    ret = setsockopt(listen_fd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &opt, sizeof(opt));
    if (ret == -1) {
        perr_exit("set sock opt error");
    }
    serv_addr.sin_family = AF_INET;
    serv_addr.sin_port = htons(PORT);
    ret = inet_pton(AF_INET, HOST, (void*)&(serv_addr.sin_addr.s_addr));
    if (ret <= 0) {
        perr_exit("inet_pton() error");
    }
    serv_addr_len = sizeof(serv_addr);
    Bind(listen_fd, (struct sockaddr*)&serv_addr, serv_addr_len);
    Listen(listen_fd, 128);
    
    epfd = epoll_create(10);
    if(epfd < 0) {
        perr_exit("epoll_create error");
    }
    struct epoll_event event;
    event.events = EPOLLIN;
    event.data.fd = listen_fd;
    ret = epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, listen_fd, &event);
    if (ret < 0) {
        perr_exit("epoll_ctl error");
    }
    while(1) {
        res_count = epoll_wait(epfd, res_events, OPEN_MAX, -1);
        if (res_count < 0) {
            perr_exit("epoll_wait error");
        } else {
            for(i = 0; i < res_count; i++) {
                listen_event = res_events[i];
                if (!(listen_event.events & EPOLLIN)) {
                    continue;
                }
                sock_fd = listen_event.data.fd;
                if (sock_fd == listen_fd) {
                    bzero(&cli_addr, sizeof(cli_addr));
                    cli_addr_len = sizeof(cli_addr);
                    conn_fd = Accept(listen_fd, (struct sockaddr*)&cli_addr, &cli_addr_len);
                    printf("connection fd[%d]\n", conn_fd);
                    struct epoll_event new_event;
                    new_event.events = EPOLLIN;
                    new_event.data.fd = conn_fd;
                    ret = epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, conn_fd, &new_event);
                    if (ret < 0) {
                        perr_exit("epoll_ctl error");
                    }
                } else {
                    n = Read(sock_fd, buff, sizeof(buff));
                    if (n == 0) {
                        // close;
                        ret = epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_DEL, sock_fd, &listen_event);
                        if (ret == -1) {
                            perr_exit("epoll_ctl error");
                        }
                        Close(sock_fd);
                    } else if (n < 0) {
                        if (errno == ECONNRESET) {
                            // 收到RST標(biāo)志
                            printf("client[%d] aborted connection\n", i);
                            ret = epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_DEL, sock_fd, &listen_event);
                            if (ret == -1) {
                                perr_exit("epoll_ctl error");
                            }   
                            Close(sock_fd);
                        } else {
                            perr_exit("read error");
                        }
                    } else {
                        for (j = 0; j < n; j++) {
                            buff[j] = toupper(buff[j]);
                        }
                        Writen(sock_fd, buff, n);
                    }
                }
            }
        }
    }
    return 0;
}
邊沿觸發(fā)&非阻塞IO
#define HOST "127.0.0.1"
#define PORT 6666
#define OPEN_MAX 5000
#define MAXLINE 5

int main(int argc, char* argv[]) {
    int listen_fd, conn_fd, sock_fd, epfd;
    int i, j, n, ret, res_count, flag;
    struct sockaddr_in serv_addr, cli_addr;
    socklen_t serv_addr_len, cli_addr_len;
    char buff[MAXLINE], str[INET_ADDRSTRLEN];
    struct epoll_event res_events[OPEN_MAX], listen_event;
    
    bzero(&serv_addr, sizeof(serv_addr));
    bzero(&cli_addr, sizeof(cli_addr));
    bzero(buff, sizeof(buff));
    bzero(str, sizeof(str));
    
    listen_fd = Socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    int opt = 1;
    ret = setsockopt(listen_fd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &opt, sizeof(opt));
    if (ret == -1) {
        perr_exit("set sock opt error");
    }
    serv_addr.sin_family = AF_INET;
    serv_addr.sin_port = htons(PORT);
    ret = inet_pton(AF_INET, HOST, (void*)&(serv_addr.sin_addr.s_addr));
    if (ret <= 0) {
        perr_exit("inet_pton() error");
    }
    serv_addr_len = sizeof(serv_addr);
    Bind(listen_fd, (struct sockaddr*)&serv_addr, serv_addr_len);
    Listen(listen_fd, 128);
    
    epfd = epoll_create(10);
    if(epfd < 0) {
        perr_exit("epoll_create error");
    }
    struct epoll_event event;
    event.events = EPOLLIN | EPOLLET;   // 邊沿觸發(fā)
    event.data.fd = listen_fd;
    ret = epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, listen_fd, &event);
    if (ret < 0) {
        perr_exit("epoll_ctl error");
    }
    while(1) {
        res_count = epoll_wait(epfd, res_events, OPEN_MAX, -1);
        if (res_count < 0) {
            perr_exit("epoll_wait error");
        } else {
            for(i = 0; i < res_count; i++) {
                listen_event = res_events[i];
                if (!(listen_event.events & EPOLLIN)) {
                    continue;
                }
                sock_fd = listen_event.data.fd;
                if (sock_fd == listen_fd) {
                    bzero(&cli_addr, sizeof(cli_addr));
                    cli_addr_len = sizeof(cli_addr);
                    conn_fd = Accept(listen_fd, (struct sockaddr*)&cli_addr, &cli_addr_len);
                    printf("connection fd[%d]\n", conn_fd);
                    flag = fcntl(conn_fd, F_GETFL);     /// flag設(shè)置
                    flag |= O_NONBLOCK;
                    fcntl(conn_fd, F_SETFL, flag);
                    struct epoll_event new_event;
                    new_event.events = EPOLLIN;
                    new_event.data.fd = conn_fd;
                    ret = epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, conn_fd, &new_event);
                    if (ret < 0) {
                        perr_exit("epoll_ctl error");
                    }
                } else {
                    while((n = Read(sock_fd, buff, sizeof(buff) / 2)) > 0) {
                        for (j = 0; j < n; j++) {
                            buff[j] = toupper(buff[j]);
                        }
                        Writen(sock_fd, buff, n);
                    }
                    /**
                    ret = epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_DEL, sock_fd, &listen_event);
                    if (ret == -1) {
                        perr_exit("epoll_ctl error");
                    }   
                    Close(sock_fd);
                    */
                }
            }
        }
    }
    return 0;
}

??3) 反應(yīng)堆模型
????

/*
 *epoll基于非阻塞I/O事件驅(qū)動(dòng)
 */
#include <stdio.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/epoll.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>

#define MAX_EVENTS  1024                                    //監(jiān)聽上限數(shù)
#define BUFLEN 4096
#define SERV_PORT   8080

void recvdata(int fd, int events, void *arg);
void senddata(int fd, int events, void *arg);

/* 描述就緒文件描述符相關(guān)信息 */

struct myevent_s {
    int fd;                                                 //要監(jiān)聽的文件描述符
    int events;                                             //對(duì)應(yīng)的監(jiān)聽事件
    void *arg;                                              //泛型參數(shù)
    void (*call_back)(int fd, int events, void *arg);       //回調(diào)函數(shù)
    int status;                                             //是否在監(jiān)聽:1->在紅黑樹上(監(jiān)聽), 0->不在(不監(jiān)聽)
    char buf[BUFLEN];
    int len;
    long last_active;                                       //記錄每次加入紅黑樹 g_efd 的時(shí)間值
};

int g_efd;                                                  //全局變量, 保存epoll_create返回的文件描述符
struct myevent_s g_events[MAX_EVENTS+1];                    //自定義結(jié)構(gòu)體類型數(shù)組. +1-->listen fd


/*將結(jié)構(gòu)體 myevent_s 成員變量 初始化*/

void eventset(struct myevent_s *ev, int fd, void (*call_back)(int, int, void *), void *arg)
{
    ev->fd = fd;
    ev->call_back = call_back;
    ev->events = 0;
    ev->arg = arg;
    ev->status = 0;
    //memset(ev->buf, 0, sizeof(ev->buf));
    //ev->len = 0;
    ev->last_active = time(NULL);                       //調(diào)用eventset函數(shù)的時(shí)間

    return;
}

/* 向 epoll監(jiān)聽的紅黑樹 添加一個(gè) 文件描述符 */

void eventadd(int efd, int events, struct myevent_s *ev)
{
    struct epoll_event epv = {0, {0}};
    int op;
    epv.data.ptr = ev;
    epv.events = ev->events = events;       //EPOLLIN 或 EPOLLOUT

    if (ev->status == 1) {                                          //已經(jīng)在紅黑樹 g_efd 里
        op = EPOLL_CTL_MOD;                                         //修改其屬性
    } else {                                //不在紅黑樹里
        op = EPOLL_CTL_ADD;                 //將其加入紅黑樹 g_efd, 并將status置1
        ev->status = 1;
    }

    if (epoll_ctl(efd, op, ev->fd, &epv) < 0)                       //實(shí)際添加/修改
        printf("event add failed [fd=%d], events[%d]\n", ev->fd, events);
    else
        printf("event add OK [fd=%d], op=%d, events[%0X]\n", ev->fd, op, events);

    return ;
}

/* 從epoll 監(jiān)聽的 紅黑樹中刪除一個(gè) 文件描述符*/

void eventdel(int efd, struct myevent_s *ev)
{
    struct epoll_event epv = {0, {0}};

    if (ev->status != 1)                                        //不在紅黑樹上
        return ;

    epv.data.ptr = ev;
    ev->status = 0;                                             //修改狀態(tài)
    epoll_ctl(efd, EPOLL_CTL_DEL, ev->fd, &epv);                //從紅黑樹 efd 上將 ev->fd 摘除

    return ;
}

/*  當(dāng)有文件描述符就緒, epoll返回, 調(diào)用該函數(shù) 與客戶端建立鏈接 */

void acceptconn(int lfd, int events, void *arg)
{
    struct sockaddr_in cin;
    socklen_t len = sizeof(cin);
    int cfd, i;

    if ((cfd = accept(lfd, (struct sockaddr *)&cin, &len)) == -1) {
        if (errno != EAGAIN && errno != EINTR) {
            /* 暫時(shí)不做出錯(cuò)處理 */
        }
        printf("%s: accept, %s\n", __func__, strerror(errno));
        return ;
    }

    do {
        for (i = 0; i < MAX_EVENTS; i++)                                //從全局?jǐn)?shù)組g_events中找一個(gè)空閑元素
            if (g_events[i].status == 0)                                //類似于select中找值為-1的元素
                break;                                                  //跳出 for

        if (i == MAX_EVENTS) {
            printf("%s: max connect limit[%d]\n", __func__, MAX_EVENTS);
            break;                                                      //跳出do while(0) 不執(zhí)行后續(xù)代碼
        }

        int flag = 0;
        if ((flag = fcntl(cfd, F_SETFL, O_NONBLOCK)) < 0) {             //將cfd也設(shè)置為非阻塞
            printf("%s: fcntl nonblocking failed, %s\n", __func__, strerror(errno));
            break;
        }

        /* 給cfd設(shè)置一個(gè) myevent_s 結(jié)構(gòu)體, 回調(diào)函數(shù) 設(shè)置為 recvdata */

        eventset(&g_events[i], cfd, recvdata, &g_events[i]);   
        eventadd(g_efd, EPOLLIN, &g_events[i]);                         //將cfd添加到紅黑樹g_efd中,監(jiān)聽讀事件

    } while(0);

    printf("new connect [%s:%d][time:%ld], pos[%d]\n", 
            inet_ntoa(cin.sin_addr), ntohs(cin.sin_port), g_events[i].last_active, i);
    return ;
}

void recvdata(int fd, int events, void *arg)
{
    struct myevent_s *ev = (struct myevent_s *)arg;
    int len;

    len = recv(fd, ev->buf, sizeof(ev->buf), 0);            //讀文件描述符, 數(shù)據(jù)存入myevent_s成員buf中

    eventdel(g_efd, ev);        //將該節(jié)點(diǎn)從紅黑樹上摘除

    if (len > 0) {

        ev->len = len;
        ev->buf[len] = '\0';                                //手動(dòng)添加字符串結(jié)束標(biāo)記
        printf("C[%d]:%s\n", fd, ev->buf);

        eventset(ev, fd, senddata, ev);                     //設(shè)置該 fd 對(duì)應(yīng)的回調(diào)函數(shù)為 senddata
        eventadd(g_efd, EPOLLOUT, ev);                      //將fd加入紅黑樹g_efd中,監(jiān)聽其寫事件

    } else if (len == 0) {
        close(ev->fd);
        /* ev-g_events 地址相減得到偏移元素位置 */
        printf("[fd=%d] pos[%ld], closed\n", fd, ev-g_events);
    } else {
        close(ev->fd);
        printf("recv[fd=%d] error[%d]:%s\n", fd, errno, strerror(errno));
    }

    return;
}

void senddata(int fd, int events, void *arg)
{
    struct myevent_s *ev = (struct myevent_s *)arg;
    int len;

    len = send(fd, ev->buf, ev->len, 0);                    //直接將數(shù)據(jù) 回寫給客戶端。未作處理
    /*
    printf("fd=%d\tev->buf=%s\ttev->len=%d\n", fd, ev->buf, ev->len);
    printf("send len = %d\n", len);
    */

    if (len > 0) {

        printf("send[fd=%d], [%d]%s\n", fd, len, ev->buf);
        eventdel(g_efd, ev);                                //從紅黑樹g_efd中移除
        eventset(ev, fd, recvdata, ev);                     //將該fd的 回調(diào)函數(shù)改為 recvdata
        eventadd(g_efd, EPOLLIN, ev);                       //從新添加到紅黑樹上, 設(shè)為監(jiān)聽讀事件

    } else {
        close(ev->fd);                                      //關(guān)閉鏈接
        eventdel(g_efd, ev);                                //從紅黑樹g_efd中移除
        printf("send[fd=%d] error %s\n", fd, strerror(errno));
    }

    return ;
}

/*創(chuàng)建 socket, 初始化lfd */

void initlistensocket(int efd, short port)
{
    int lfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    fcntl(lfd, F_SETFL, O_NONBLOCK);                                            //將socket設(shè)為非阻塞

    /* void eventset(struct myevent_s *ev, int fd, void (*call_back)(int, int, void *), void *arg);  */
    eventset(&g_events[MAX_EVENTS], lfd, acceptconn, &g_events[MAX_EVENTS]);

    /* void eventadd(int efd, int events, struct myevent_s *ev) */
    eventadd(efd, EPOLLIN, &g_events[MAX_EVENTS]);

    struct sockaddr_in sin;
    memset(&sin, 0, sizeof(sin));                                               //bzero(&sin, sizeof(sin))
    sin.sin_family = AF_INET;
    sin.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
    sin.sin_port = htons(port);

    bind(lfd, (struct sockaddr *)&sin, sizeof(sin));

    listen(lfd, 20);

    return ;
}

int main(int argc, char *argv[])
{
    unsigned short port = SERV_PORT;

    if (argc == 2)
        port = atoi(argv[1]);                           //使用用戶指定端口.如未指定,用默認(rèn)端口

    g_efd = epoll_create(MAX_EVENTS+1);                 //創(chuàng)建紅黑樹,返回給全局 g_efd 
    if (g_efd <= 0)
        printf("create efd in %s err %s\n", __func__, strerror(errno));

    initlistensocket(g_efd, port);                      //初始化監(jiān)聽socket

    struct epoll_event events[MAX_EVENTS+1];            //保存已經(jīng)滿足就緒事件的文件描述符數(shù)組 
    printf("server running:port[%d]\n", port);

    int checkpos = 0, i;
    while (1) {
        /* 超時(shí)驗(yàn)證醇疼,每次測(cè)試100個(gè)鏈接,不測(cè)試listenfd 當(dāng)客戶端60秒內(nèi)沒有和服務(wù)器通信,則關(guān)閉此客戶端鏈接 */

        long now = time(NULL);                          //當(dāng)前時(shí)間
        for (i = 0; i < 100; i++, checkpos++) {         //一次循環(huán)檢測(cè)100個(gè)。 使用checkpos控制檢測(cè)對(duì)象
            if (checkpos == MAX_EVENTS)
                checkpos = 0;
            if (g_events[checkpos].status != 1)         //不在紅黑樹 g_efd 上
                continue;

            long duration = now - g_events[checkpos].last_active;       //客戶端不活躍的世間

            if (duration >= 60) {
                close(g_events[checkpos].fd);                           //關(guān)閉與該客戶端鏈接
                printf("[fd=%d] timeout\n", g_events[checkpos].fd);
                eventdel(g_efd, &g_events[checkpos]);                   //將該客戶端 從紅黑樹 g_efd移除
            }
        }

        /*監(jiān)聽紅黑樹g_efd, 將滿足的事件的文件描述符加至events數(shù)組中, 1秒沒有事件滿足, 返回 0*/
        int nfd = epoll_wait(g_efd, events, MAX_EVENTS+1, 1000);
        if (nfd < 0) {
            printf("epoll_wait error, exit\n");
            break;
        }

        for (i = 0; i < nfd; i++) {
            /*使用自定義結(jié)構(gòu)體myevent_s類型指針, 接收 聯(lián)合體data的void *ptr成員*/
            struct myevent_s *ev = (struct myevent_s *)events[i].data.ptr;  

            if ((events[i].events & EPOLLIN) && (ev->events & EPOLLIN)) {           //讀就緒事件
                ev->call_back(ev->fd, events[i].events, ev->arg);
            }
            if ((events[i].events & EPOLLOUT) && (ev->events & EPOLLOUT)) {         //寫就緒事件
                ev->call_back(ev->fd, events[i].events, ev->arg);
            }
        }
    }

    /* 退出前釋放所有資源 */
    return 0;
}
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