《TCP/IP网络编程》阅读笔记--epoll的使用

企业开发 2023-09-13 17:58:49 阅读次数: 0

1--epoll的优点

select()的缺点：

        ① 调用 select() 函数后针对所有文件描述符的循环语句；

        ② 调用 select() 函数时需要向操作系统传递监视对象信息；

epoll()的优点：

        ① 无需编写以监视状态变化为目的的针对所有文件描述符的循环语句；

        ② 调用 epoll_wait() 函数时无需每次传递监视对象信息；

2--epoll的常用操作

epoll_create: 创建保存 epoll 文件描述符的空间；

epoll_ctl: 向空间注册并注销文件描述符；

epoll_wait: 等待文件描述符发生变化；

#include <sys/epoll.h>
int epoll_create(int size);
// 成功时返回 epoll 文件描述符，失败时返回 -1
// size 表示epoll实例的大小，只是建议给操作系统的一个参考
// 调用 epoll_create 函数时创建的文件描述符保存空间称为：epoll例程
#include <sys/epoll.h>
int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event* event);
// 成功时返回0，失败时返回-1
// epfd 表示 epoll 例程的文件描述符
// op 用于指定监视对象的添加、删除或更改等操作
// fd 表示需要注册的监视对象文件描述符
// event 表示监视对象的事件类型


struct epoll_event event;
...
event.events = EPOLLIN; // 发生需要读取数据的事件时
event.data.fd = sockfd;
epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, sockfd, &event);
...
// event.events 常用的事件有：
// EPOLL_IN 表示需要读取数据的情况
// EPOLLOUT 表示输出缓冲为空，可以立即发送数据的情况
// EPOLLPRI 表示收到 OOB 数据的情况
// EPOLLRDHUP 表示断开连接或半关闭的情况，常用于边缘触发方式
// EPOLLERR 表示发生错误的情况
// EPOLLET 表示以边缘触发的方式得到事件通知
// EPOLLONESHOT 表示发生一次事件后，相应的文件描述符不再收到事件通知
// 通过位或运算可以同时传递上述多个参数

        第二个参数 op 的常见常量和含义如下：

① EPOLL_CTL_ADD: 将文件描述符注册到 epoll 例程；

② EPOLL_CTL_DEL: 从 epoll 例程中删除文件描述符；

③ EPOLL_CTL_MOD: 更改注册的文件描述符的关注事件；

epoll_ctl(A, EPOLL_CTL_ADD, B, C);
// 表示在 epoll 例程 A 中注册文件描述符 B，主要目的是监视参数 C 中的事件；

epoll_ctl(A, EPOLL_CTL_DEL, B, NULL);
// 表示在 epoll 例程 A 中删除文件描述符 B
#include <sys/epoll.h>
int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event* events, int maxevents, int timeout);
// 成功时返回发生事件的文件描述符数
// epfd 表示 epoll 例程的文件描述符
// events 表示保存发生事件的文件描述符集合的结构体地址值
// maxevents 表示第二个参数可以保存的最大事件数
// timeout 表示以 ms 为单位的等待事件，传递 -1 时表示一直等待直到事件发生

3--基于 epoll 的回声服务端

// gcc echo_epollserv.c -o echo_epollserv
// ./echo_epollserv 9190

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/epoll.h>

#define BUF_SIZE 100
#define EPOLL_SIZE 50

void error_handling(char *message){
    fputs(message, stderr);
    fputc('\n', stderr);
    exit(1);
}

int main(int argc, char* argv[]){
    int serv_sock, clnt_sock;
    struct sockaddr_in serv_adr, clnt_adr;
    socklen_t adr_sz;
    int str_len, i;
    char buf[BUF_SIZE];

    struct epoll_event *ep_events; 
    struct epoll_event event; // 发生时间的文件描述符结构体
    int epfd, event_cnt;

    if(argc != 2){
        printf("Usage : %s <port>\n", argv[0]);
        exit(1);
    }

    serv_sock = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    memset(&serv_adr, 0, sizeof(serv_adr));
    serv_adr.sin_family = AF_INET;
    serv_adr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
    serv_adr.sin_port = htons(atoi(argv[1]));

    if(bind(serv_sock, (struct sockaddr*)&serv_adr, sizeof(serv_adr)) == -1){
        error_handling("bind() error");
    }
    if(listen(serv_sock, 5) == -1){
        error_handling("listen() error");
    }

    epfd = epoll_create(EPOLL_SIZE); // 创建保存 epoll 文件描述符的空间
    ep_events = malloc(sizeof(struct epoll_event)*EPOLL_SIZE);
    
    event.events = EPOLLIN; // 设置监视需要读取数据的情况
    event.data.fd = serv_sock; // 设置监视的文件描述符
    epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, serv_sock, &event); // 将 serv_sock 注册到 epoll 例程中

    while(1){
        event_cnt = epoll_wait(epfd, ep_events, EPOLL_SIZE, -1); // 等待事件的发生
        if(event_cnt == -1){
            puts("epoll_wait() error");
            break;
        }

        for(i = 0; i < event_cnt; i++){ // 遍历发生事件数
            if(ep_events[i].data.fd == serv_sock){ // 当发生时间的文件描述符等于设置的 serv_sock 时
                adr_sz = sizeof(clnt_adr);
                clnt_sock = accept(serv_sock, (struct sockaddr*)&clnt_adr, &adr_sz);
                event.events = EPOLLIN;
                event.data.fd = clnt_sock;
                epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, clnt_sock, &event);
                printf("connected client: %d \n", clnt_sock);
            }
            else{
                str_len = read(ep_events[i].data.fd, buf, BUF_SIZE); // 接收数据
                if(str_len == 0){ // 接收的数据是 EOF，则关闭连接
                    epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_DEL, ep_events[i].data.fd, NULL); // 收到EOF，删除注册的文件描述符
                    close(ep_events[i].data.fd);
                    printf("closed client: %d \n", ep_events[i].data.fd);
                }
                else{ // 将读取的数据返回给客户端，实现回声的功能
                    write(ep_events[i].data.fd, buf, str_len); // echo
                }
            }
        }
    }
    close(serv_sock);
    close(epfd);
    return 0;
}

4--条件触发和边缘触发

        条件触发和边缘触发的区别在于发生事件的时间点；

        条件触发中，只要输入缓冲有数据就会一直通知该事件；

        边缘触发中输入缓冲收到数据时仅注册 1 次该事件，即使输入缓冲中还留有数据，也不会再进行注册；

        epoll 默认以条件触发的方式工作；

条件触发代码：

// gcc echo_EPLTserv.c -o echo_EPLT_serv
// ./echo_EPLT_serv 9190

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/epoll.h>

#define BUF_SIZE 4 // 减少缓冲大小，阻止服务器一次性读取接收的数据，验证条件触发
#define EPOLL_SIZE 50

void error_handling(char *message){
    fputs(message, stderr);
    fputc('\n', stderr);
    exit(1);
}

int main(int argc, char* argv[]){
    int serv_sock, clnt_sock;
    struct sockaddr_in serv_adr, clnt_adr;
    socklen_t adr_sz;
    int str_len, i;
    char buf[BUF_SIZE];

    struct epoll_event *ep_events;
    struct epoll_event event;

    int epfd, event_cnt;

    if(argc != 2){
        printf("Usage : %s <port>\n", argv[0]);
        exit(1);
    }

    serv_sock = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    memset(&serv_adr, 0, sizeof(serv_adr));
    serv_adr.sin_family = AF_INET;
    serv_adr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
    serv_adr.sin_port = htons(atoi(argv[1]));

    if(bind(serv_sock, (struct sockaddr*)&serv_adr, sizeof(serv_adr)) == -1){
        error_handling("bind() error");
    }
    if(listen(serv_sock, 5) == -1){
        error_handling("listen() error");
    }

    epfd = epoll_create(EPOLL_SIZE);
    ep_events = malloc(sizeof(struct epoll_event)*EPOLL_SIZE);

    event.events = EPOLLIN;
    event.data.fd = serv_sock;
    epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, serv_sock, &event);

    while(1){
        // 条件触发中，每次收到客户端数据，都会调用 epoll_wait() 函数
        event_cnt = epoll_wait(epfd, ep_events, EPOLL_SIZE, -1); 
        if(event_cnt == -1){
            puts("epoll_wait() error");
            break;
        }

        puts("return epoll_wait");
        for(i = 0; i < event_cnt; i++){
            if(ep_events[i].data.fd == serv_sock){
                adr_sz = sizeof(clnt_adr);
                clnt_sock = accept(serv_sock, (struct sockaddr*)&clnt_adr, &adr_sz);
                event.events = EPOLLIN;
                event.data.fd = clnt_sock;
                epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, clnt_sock, &event);
                printf("connected client: %d \n", clnt_sock);
            }
            else{
                str_len = read(ep_events[i].data.fd, buf, BUF_SIZE); // 一次只能读取 4 个字节
                if(str_len == 0){ // 收到 EOF 关闭连接
                    epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_DEL, ep_events[i].data.fd, NULL);
                    close(ep_events[i].data.fd);
                    printf("closed client: %d \n", ep_events[i].data.fd);
                }
                else{
                    write(ep_events[i].data.fd, buf, str_len); // echo
                }
            }            
        }
    }
    close(serv_sock);
    close(epfd);
    return 0;
}

        在 event.events 中设置 EPOLLET 来设置边缘触发；

        在边缘触发中，从客户端接收数据只会注册 1 次事件；

        边缘触发可以分离接收数据和处理数据的时间点；

// gcc echo_EPETserv.c -o echo_EPETserv
// ./echo_EPETserv 9190

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/epoll.h>
#include <fcntl.h>
#include <errno.h>

#define BUF_SIZE 4
#define EPOLL_SIZE 50

void error_handling(char *message){
    fputs(message, stderr);
    fputc('\n', stderr);
    exit(1);
}

void setnonblockingmode(int fd){
    int flag = fcntl(fd, F_GETFL, 0);
    fcntl(fd, F_SETFL, flag|O_NONBLOCK);
}

int main(int argc, char* argv[]){
    int serv_sock, clnt_sock;
    struct sockaddr_in serv_adr, clnt_adr;
    socklen_t adr_sz;
    int str_len, i;
    char buf[BUF_SIZE];

    struct epoll_event *ep_events;
    struct epoll_event event;

    int epfd, event_cnt;

    if(argc != 2){
        printf("Usage : %s <port>\n", argv[0]);
        exit(1);
    }

    serv_sock = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    memset(&serv_adr, 0, sizeof(serv_adr));
    serv_adr.sin_family = AF_INET;
    serv_adr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
    serv_adr.sin_port = htons(atoi(argv[1]));

    if(bind(serv_sock, (struct sockaddr*)&serv_adr, sizeof(serv_adr)) == -1){
        error_handling("bind() error");
    }
    if(listen(serv_sock, 5) == -1){
        error_handling("listen() error");
    }

    epfd = epoll_create(EPOLL_SIZE);
    ep_events = malloc(sizeof(struct epoll_event)*EPOLL_SIZE);

    setnonblockingmode(serv_sock);
    event.events = EPOLLIN;
    event.data.fd = serv_sock;
    epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, serv_sock, &event);

    while(1){
        event_cnt = epoll_wait(epfd, ep_events, EPOLL_SIZE, -1);
        if(event_cnt == -1){
            puts("epoll_wait() error");
            break;
        }

        puts("return epoll_wait");
        for(i = 0; i < event_cnt; i++){
            if(ep_events[i].data.fd == serv_sock){
                adr_sz = sizeof(clnt_adr);
                clnt_sock = accept(serv_sock, (struct sockaddr*)&clnt_adr, &adr_sz);
                setnonblockingmode(clnt_sock);
                event.events = EPOLLIN|EPOLLET; // 设置边缘触发
                event.data.fd = clnt_sock;
                epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, clnt_sock, &event);
                printf("connected client: %d \n", clnt_sock);
            }
            else{
                while(1){ // 边缘触发中，接收数据仅注册 1 次事件，因此需要循环读取完输入缓冲中的所有数据
                    str_len = read(ep_events[i].data.fd, buf, BUF_SIZE);
                    if(str_len == 0){ // 接收到 EOF 后，关闭连接
                        epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_DEL, ep_events[i].data.fd, NULL);
                        close(ep_events[i].data.fd);
                        printf("closed client: %d \n", ep_events[i].data.fd);
                        break;
                    }
                    else if(str_len < 0){ // read 函数发现输入缓冲中没有数据可读时返回 -1，同时errno中保存EAGAIN常量
                        if(errno == EAGAIN){
                            break;
                        }
                    }
                    else{
                        write(ep_events[i].data.fd, buf, str_len); // echo
                    }
                }
            }
        }
    }
    close(serv_sock);
    close(epfd);
    return 0;
}

猜你喜欢

转载自blog.csdn.net/weixin_43863869/article/details/132853371
今日推荐
中国码农的“35岁魔咒”
蘭雅 CorelDRAW 插件 2024.5.1 国际劳动节版，免费下载
Arc Browser for Windows 1.0 正式 GA
90后程序员开发视频搬运软件、不到一年获利超 700 万，结局很刑！
《美国对全球网络空间安全与发展的威胁和破坏》报告发布
周排行
Java基础复习_day13_Collection集合
2018.11.16 c语言学习经验
且看Java内置四大核心函数式接口
小程序云开发中数据库的数据分段和显示图片
python的函数
Web-JS进阶
【干货】C++常用代码积累笔记大全
Spring的ioc操作 与 IOC底层原理
构建之法20191121-11 Scrum立会报告+燃尽图 07
Spring boot之Hello World访问404
每日归档
更多
2024-05-05(0)
2024-05-04(7)
2024-05-03(19)
2024-05-02(0)
2024-05-01(4)
2024-04-30(1)
2024-04-29(40)
2024-04-28(0)
2024-04-27(56)
2024-04-26(39)

代码天地 © 2018 codetd.com

境外服务器   最新电视剧2022