1 /*
2 * epoll基于非阻塞I/O事件驱动
3 */
4 #include <stdio.h>
5 #include <sys/socket.h>
6 #include <sys/epoll.h>
7 #include <arpa/inet.h>
8 #include <fcntl.h>
9 #include <unistd.h>
10 #include <errno.h>
11 #include <string.h>
12 #include <stdlib.h>
13 #include <time.h>
14
15 #define MAX_EVENTS 1024 //监听上限数
16 #define BUFLEN 4096
17 #define SERV_PORT 8080
18
19 void recvdata(int fd, int events, void *arg);
20 void senddata(int fd, int events, void *arg);
21
22 /* 描述就绪文件描述符相关信息 */
23
24 struct myevent_s {
25 int fd; //要监听的文件描述符
26 int events; //对应的监听事件
27 void *arg; //泛型参数
28 void (*call_back)(int fd, int events, void *arg); //回调函数
29 int status; //是否在监听:1->在红黑树上(监听), 0->不在(不监听)
30 char buf[BUFLEN];
31 int len;
32 long last_active; //记录每次加入红黑树 g_efd 的时间值
33 };
34
35 int g_efd; //全局变量, 保存epoll_create返回的文件描述符
36 struct myevent_s g_events[MAX_EVENTS+1]; //自定义结构体类型数组. +1-->listen fd
37
38
39 /*将结构体 myevent_s 成员变量 初始化*/
40
41 void eventset(struct myevent_s *ev, int fd, void (*call_back)(int, int, void *), void *arg)
42 {
43 ev->fd = fd;
44 ev->call_back = call_back;
45 ev->events = 0;
46 ev->arg = arg;
47 ev->status = 0;
48 //memset(ev->buf, 0, sizeof(ev->buf));
49 //ev->len = 0;
50 ev->last_active = time(NULL); //调用eventset函数的时间
51
52 return;
53 }
54
55 /* 向 epoll监听的红黑树 添加一个 文件描述符 */
56
57 void eventadd(int efd, int events, struct myevent_s *ev)
58 {
59 struct epoll_event epv = {0, {0}};
60 int op;
61 epv.data.ptr = ev;
62 epv.events = ev->events = events; //EPOLLIN 或 EPOLLOUT
63
64 if (ev->status == 1) { //已经在红黑树 g_efd 里
65 op = EPOLL_CTL_MOD; //修改其属性
66 } else { //不在红黑树里
67 op = EPOLL_CTL_ADD; //将其加入红黑树 g_efd, 并将status置1
68 ev->status = 1;
69 }
70
71 if (epoll_ctl(efd, op, ev->fd, &epv) < 0) //实际添加/修改
72 printf("event add failed [fd=%d], events[%d]\n", ev->fd, events);
73 else
74 printf("event add OK [fd=%d], op=%d, events[%0X]\n", ev->fd, op, events);
75
76 return ;
77 }
78
79 /* 从epoll 监听的 红黑树中删除一个 文件描述符*/
80
81 void eventdel(int efd, struct myevent_s *ev)
82 {
83 struct epoll_event epv = {0, {0}};
84
85 if (ev->status != 1) //不在红黑树上
86 return ;
87
88 epv.data.ptr = ev;
89 ev->status = 0; //修改状态
90 epoll_ctl(efd, EPOLL_CTL_DEL, ev->fd, &epv); //从红黑树 efd 上将 ev->fd 摘除
91
92 return ;
93 }
94
95 /* 当有文件描述符就绪, epoll返回, 调用该函数 与客户端建立链接 */
96 // 回调函数 - 监听的文件描述符发送读事件时被调用
97 void acceptconn(int lfd, int events, void *arg)
98 {
99 struct sockaddr_in cin;
100 socklen_t len = sizeof(cin);
101 int cfd, i;
102
103 if ((cfd = accept(lfd, (struct sockaddr *)&cin, &len)) == -1) {
104 if (errno != EAGAIN && errno != EINTR) {
105 /* 暂时不做出错处理 */
106 }
107 printf("%s: accept, %s\n", __func__, strerror(errno));
108 return ;
109 }
110
111 do {
112 for (i = 0; i < MAX_EVENTS; i++) //从全局数组g_events中找一个空闲元素
113 if (g_events[i].status == 0) //类似于select中找值为-1的元素
114 break; //跳出 for
115
116 if (i == MAX_EVENTS) {
117 printf("%s: max connect limit[%d]\n", __func__, MAX_EVENTS);
118 break; //跳出do while(0) 不执行后续代码
119 }
120
121 int flag = 0;
122 if ((flag = fcntl(cfd, F_SETFL, O_NONBLOCK)) < 0) { //将cfd也设置为非阻塞
123 printf("%s: fcntl nonblocking failed, %s\n", __func__, strerror(errno));
124 break;
125 }
126
127 /* 给cfd设置一个 myevent_s 结构体, 回调函数 设置为 recvdata */
128
129 eventset(&g_events[i], cfd, recvdata, &g_events[i]);
130 eventadd(g_efd, EPOLLIN, &g_events[i]); //将cfd添加到红黑树g_efd中,监听读事件
131
132 } while(0);
133
134 printf("new connect [%s:%d][time:%ld], pos[%d]\n",
135 inet_ntoa(cin.sin_addr), ntohs(cin.sin_port), g_events[i].last_active, i);
136 return ;
137 }
138
139 // 回调函数 - 通信的文件描述符发生读事件时候被调用
140 void recvdata(int fd, int events, void *arg)
141 {
142 struct myevent_s *ev = (struct myevent_s *)arg;
143 int len;
144
145 len = recv(fd, ev->buf, sizeof(ev->buf), 0); //读文件描述符, 数据存入myevent_s成员buf中
146
147 eventdel(g_efd, ev); //将该节点从红黑树上摘除
148
149 if (len > 0) {
150
151 ev->len = len;
152 ev->buf[len] = '\0'; //手动添加字符串结束标记
153 printf("C[%d]:%s\n", fd, ev->buf);
154
155 eventset(ev, fd, senddata, ev); //设置该 fd 对应的回调函数为 senddata
156 eventadd(g_efd, EPOLLOUT, ev); //将fd加入红黑树g_efd中,监听其写事件
157
158 } else if (len == 0) {
159 close(ev->fd);
160 /* ev-g_events 地址相减得到偏移元素位置 */
161 printf("[fd=%d] pos[%ld], closed\n", fd, ev-g_events);
162 } else {
163 close(ev->fd);
164 printf("recv[fd=%d] error[%d]:%s\n", fd, errno, strerror(errno));
165 }
166
167 return;
168 }
169
170 // 回调函数 - 通信的文件描述符发生写事件时候被调用
171 void senddata(int fd, int events, void *arg)
172 {
173 struct myevent_s *ev = (struct myevent_s *)arg;
174 int len;
175
176 len = send(fd, ev->buf, ev->len, 0); //直接将数据 回写给客户端。未作处理
177 /*
178 printf("fd=%d\tev->buf=%s\ttev->len=%d\n", fd, ev->buf, ev->len);
179 printf("send len = %d\n", len);
180 */
181
182 if (len > 0) {
183
184 printf("send[fd=%d], [%d]%s\n", fd, len, ev->buf);
185 eventdel(g_efd, ev); //从红黑树g_efd中移除
186 eventset(ev, fd, recvdata, ev); //将该fd的 回调函数改为 recvdata
187 eventadd(g_efd, EPOLLIN, ev); //从新添加到红黑树上， 设为监听读事件
188
189 } else {
190 close(ev->fd); //关闭链接
191 eventdel(g_efd, ev); //从红黑树g_efd中移除
192 printf("send[fd=%d] error %s\n", fd, strerror(errno));
193 }
194
195 return ;
196 }
197
198 /*创建 socket, 初始化lfd */
199
200 void initlistensocket(int efd, short port)
201 {
202 int lfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
203 fcntl(lfd, F_SETFL, O_NONBLOCK); //将socket设为非阻塞
204
205 /* void eventset(struct myevent_s *ev, int fd, void (*call_back)(int, int, void *), void *arg); */
206 eventset(&g_events[MAX_EVENTS], lfd, acceptconn, &g_events[MAX_EVENTS]);
207
208 /* void eventadd(int efd, int events, struct myevent_s *ev) */
209 eventadd(efd, EPOLLIN, &g_events[MAX_EVENTS]);
210
211 struct sockaddr_in sin;
212 memset(&sin, 0, sizeof(sin)); //bzero(&sin, sizeof(sin))
213 sin.sin_family = AF_INET;
214 sin.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
215 sin.sin_port = htons(port);
216
217 bind(lfd, (struct sockaddr *)&sin, sizeof(sin));
218
219 listen(lfd, 20);
220
221 return ;
222 }
223
224 int main(int argc, char *argv[])
225 {
226 unsigned short port = SERV_PORT;
227
228 if (argc == 2)
229 port = atoi(argv[1]); //使用用户指定端口.如未指定,用默认端口
230
231 g_efd = epoll_create(MAX_EVENTS+1); //创建红黑树,返回给全局 g_efd
232 if (g_efd <= 0)
233 printf("create efd in %s err %s\n", __func__, strerror(errno));
234
235 initlistensocket(g_efd, port); //初始化监听socket
236
237 struct epoll_event events[MAX_EVENTS+1]; //保存已经满足就绪事件的文件描述符数组
238 printf("server running:port[%d]\n", port);
239
240 int checkpos = 0, i;
241 while (1) {
242 /* 超时验证，每次测试100个链接，不测试listenfd 当客户端60秒内没有和服务器通信，则关闭此客户端链接 */
243
244 long now = time(NULL); //当前时间
245 for (i = 0; i < 100; i++, checkpos++) { //一次循环检测100个。 使用checkpos控制检测对象
246 if (checkpos == MAX_EVENTS)
247 checkpos = 0;
248 if (g_events[checkpos].status != 1) //不在红黑树 g_efd 上
249 continue;
250
251 long duration = now - g_events[checkpos].last_active; //客户端不活跃的时间
252
253 if (duration >= 60) {
254 close(g_events[checkpos].fd); //关闭与该客户端链接
255 printf("[fd=%d] timeout\n", g_events[checkpos].fd);
256 eventdel(g_efd, &g_events[checkpos]); //将该客户端 从红黑树 g_efd移除
257 }
258 }
259
260 /*监听红黑树g_efd, 将满足的事件的文件描述符加至events数组中, 1秒没有事件满足, 返回 0*/
261 int nfd = epoll_wait(g_efd, events, MAX_EVENTS+1, 1000);
262 if (nfd < 0) {
263 printf("epoll_wait error, exit\n");
264 break;
265 }
266
267 for (i = 0; i < nfd; i++) {
268 /*使用自定义结构体myevent_s类型指针, 接收 联合体data的void *ptr成员*/
269 /*
270 typedef union epoll_data {
271 void *ptr;
272 int fd;
273 uint32_t u32;
274 uint64_t u64;
275 } epoll_data_t;
276
277 struct epoll_event {
278 uint32_t events; /* Epoll events
279 epoll_data_t data; /* User data variable
280 };
281 */
282 struct myevent_s *ev = (struct myevent_s *)events[i].data.ptr;
283
284 //events[i].events判断触发事件是否是EPOLLIN，ev->events判断监听事件是否是EPOLLIN
285 if ((events[i].events & EPOLLIN) && (ev->events & EPOLLIN)) { //读就绪事件
286 ev->call_back(ev->fd, events[i].events, ev->arg);
287 }
288 if ((events[i].events & EPOLLOUT) && (ev->events & EPOLLOUT)) { //写就绪事件
289 ev->call_back(ev->fd, events[i].events, ev->arg);
290 }
291 }
292 }
293
294 /* 退出前释放所有资源 */
295 return 0;
296 }
关于epoll见：Linux网络编程三、 IO操作