Linux网络(九)—— epoll

文章目录

    • 要让读者清晰明白 EPOLL 为什么性能好。
    • 一、从网卡接收数据说起
    • 二、如何知道接受了数据?
    • 三、进程阻塞为什么不占用 CPU 资源?
    • 四、内核接收网络数据全过程
    • 五、同时监视多个 socket 的简单方法
    • 六、epoll 的设计思路
    • 七、epoll 的原理和流程
    • 八、epoll 的实现细节
    • 九、select、poll、epoll 比较
    • 十、水平触发(LT)和边沿触发(ET)
    • 十一、自我总结
    • 十二、用 epoll 实现简单并发服务器

  epoll 作为 Linux 下高性能网络服务器的必备技术至关重要,nginx、redis、skynet 和大部分游戏服务器都使用到这一多路复用技术。

  在面试时,可能会被问到 epoll 相关的问题。比如 epoll 和 select 二点区别是什么?epoll 高效率的原因是什么?如果只靠背诵,显然不能算得上深刻的理解。

要让读者清晰明白 EPOLL 为什么性能好。

  本文会从网卡接收数据的流程将其,串联起 CPU 中断、操作系统进程调度等知识;再进一步分析阻塞接收数据、select 到 epoll 的进化过程;最后探究 epoll 的实现细节。

目录如下:

一、从网卡接收数据说起
二、如何知道接受了数据
三、进程阻塞为什么不占用 CPU 资源?
四、内核接收网络数据全过程
五、同时监视多个 socket 的简单方法
六、epoll 的设计思路
七、epoll 的原理和流程
八、epoll 的实现细节
九、结论

一、从网卡接收数据说起

  下图是一个典型的计算机结构图,计算机由 CPU、存储器(内存)、网络接口等部件组成。了解 epoll 本质的第一步,就是要从硬件的角度看计算机怎样接收网络数据。
Linux网络(九)—— epoll_第1张图片
下图展示了网卡接收数据的全过程。

  1. 在①阶段,网卡收到网线传来的数据;
  2. 经过②阶段的硬件电路的传输;
  3. 最终将数据写入到内存中的某个地址上(③阶段)
    Linux网络(九)—— epoll_第2张图片

  这个过程涉及到 DMA 传输、IO 通路选择等硬件有关的知识,但是我们只需要知道:网卡会把接收到的数据写入内存。通过硬件传输,网卡接收的数据存放在内存中。操作系统就可以去读取它们。


二、如何知道接受了数据?

  了解 epoll 本质的第二步,要从 CPU 的角度来看接收数据。要理解这个问题,要先了解一个概念 —— 中断

  计算机执行程序时,会有优先级的需求。比如,当计算机收到断电信号时(电容可以保存少许电量,供 CPU 运行很短的一小段时间),它应立即去保存数据,保存数据的程序具有较高优先级。

  一般而言,由硬件产生的信号需要 CPU 立马做出回应(不然数据可能就丢失),所以它的优先级很高。CPU 理应中断掉正在执行的程序,去做出响应;当 CPU 完成对硬件的响应后,再重新执行用户程序。中断的过程如下,和函数调用差不多。只不过函数调用是事先定好位置,而中断的位置由 “信号” 决定。
Linux网络(九)—— epoll_第3张图片
  以键盘为例,当用户按下键盘某个按键时,键盘会给 CPU 的中断引脚发出一个高电平。CPU 能够捕获这个信号,然后执行键盘中断程序。下图展示了各种硬件通过中断与 CPU 交互。
Linux网络(九)—— epoll_第4张图片
  现在可以回答本节提出的问题了:当网卡把数据写入内存后,网卡向 CPU 发出一个中断信号操作系统便能得知有新数据到来,再通过网卡中断程序去处理数据。


三、进程阻塞为什么不占用 CPU 资源?

  了解 epoll 本质的第三步,要从操作系统进程调度的角度来看接收数据。阻塞是进程调度的关键一环,指的是进程在等待某事件(如接收到网络数据)发生之前的等待状态,recv、select 和 epoll 都是阻塞方法。了解 “进程阻塞为什么不占用 CPU 资源?”,也就能够了解这一步

  为简单起见,我们从普通的 recv 接收开始分析,先看看以下代码:

//创建socket
int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);   
//绑定
bind(sockfd , ...)
//监听
listen(sockfd , ...)
//接受客户端连接
int connfd = accept(sockfd , ...)
//接收客户端数据
recv(connfd, ...);
//将数据打印出来
printf(...)

  这是一段最基础的网络编程代码,先新建 socket 对象,依次调用 bind、listen、accept,最后调用 recv 接收数据。recv 是个阻塞方法,当程序运行到 recv 时,它会一直等待,直到接收到数据才往下执行。

那么阻塞的原理是什么?

工作队列

  操作系统为了支持多任务,实现了进程调度的功能,会把进程分为 “运行” 和 “等待” 等几种状态。运行状态是进程获得 CPU 使用权,正在执行代码的状态;等待状态是阻塞状态,比如上述程序运行到 recv 时,程序会从运行状态变为等待状态,接收到数据后又变回运行状态。操作系统会分时执行各个运行状态的进程,由于速度极快,看上去就像是同时执行多个任务。

  下图中的计算机中运行着 A、B、C三个进程,其中进程 A 执行着上述基础网络程序,一开始,这3个进程都被操作系统的工作队列所引用,处于运行状态,会分时执行。
Linux网络(九)—— epoll_第5张图片
等待队列

  当进程 A 执行到创建 socket 的语句时,操作系统会创建一个由文件系统管理的 socket 对象(如下图)。这个 socket 对象包含了发送缓冲区、接收缓冲区、等待队列等成员。等待队列是个非常重要的结构,它指向所有需要等待该 socket 事件的进程。

Linux网络(九)—— epoll_第6张图片
  当程序执行到 recv 时,操作系统会将进程 A 从工作队列移动到该socket 的等待队列中(如下图)。由于工作队列只剩下了进程 B 和 C,根据进程调度,CPU 会轮流执行这两个进程,不会执行进程 A 的程序。所以进程 A 被阻塞,不会往下执行代码,也不会占用 CPU 资源
Linux网络(九)—— epoll_第7张图片
  PS:操作系统添加等待队列只是添加了对这个 “等待中” 进程的引用,以便在接收到数据时获取进程对象,将其唤醒,而非直接将进程管理纳入自己之下。上图为了方便说明,直接将进程挂到了等待队列之下。

唤醒进程
  当 socket 接收到数据之后,操作系统将该 socket 等待队列上的进程重新放回到工作队列,该进程变成运行状态(当 socket 事件触发时,也就是有数据到来,会取下一个进程结构调用其回调,将其挂到工作队列),继续执行代码。也由于 socket 的接收缓冲区已经有了数据,recv 可以返回接收到的数据。


四、内核接收网络数据全过程

  这一步,贯穿网卡、中断、进程调度的知识,叙述阻塞 recv 下,内核接收数据全过程

  如下图所示,进程在 recv 阻塞期间,计算机收到了对端传送的数据(步骤①)。数据经由网卡传送到内存(步骤②),然后网卡通过中断信号通知 CPU 有数据到达,CPU 执行中断程序(步骤③)。此处的中断程序主要有两项功能,先将网络数据写入对应 socket 的接收缓冲区里面(步骤④),再唤醒 A(步骤⑤),重新将 A 进程放入工作队列中。
Linux网络(九)—— epoll_第8张图片
唤醒进程的过程如下图所示:
Linux网络(九)—— epoll_第9张图片
以上是内核接收数据的全过程


这里留有两个思考题,大家先想一想。

  其一,操作系统如何知道网络数据对应于哪个 socket?

  其二,如何同时监视多个 socket 的数据?







(———— 我是分割线,想好了才能往下看哦~)







公布答案的时间到了

  第一个问题:因为一个 socket 对应着一个端口号,而网络数据包中包含了 ip 和端口的信息,内核可以通过端口号快速找到对应的 socket。当然,为了提高处理速度,操作系统会维护端口号到 socket 的索引结构,以快速读取。(就是说网卡中断 CPU 后,CPU 的中断程序从网卡存数据的内存拷贝到对应 fd 的接收缓冲区,具体是哪一个 fd,CPU 会检查 port,放到对应的 fd中)

  第二个问题是多路复用的重中之重,是本文后半部分的重点!


五、同时监视多个 socket 的简单方法

  服务端需要管理多个客户端连接,而 recv 只能监视单个 socket,这种矛盾下,人们开始寻找监视多个 socket 的方法。epoll 的要义是高效的监视多个 socket。从历史的发展角度看,必然先出现一种不太高效的方法,人们再加以改进。只有先理解了不太高效的方法,才能够理解 epoll 的本质。

  假如能够预先传入一个 socket 列表,如果列表中的 socket 都没有数据,挂起进程,直到有一个 socket 收到数据,唤醒进程。这种方法很直接,也是 select 的设计思想。

  为方便理解,我们先复习 select 的用法。在如下的代码中,先准备一个数组(下列代码中 fds),让 fds 存放着所有需要监视的 socket。然后调用 select,如果 fds 中的所有 socket 都没有数据,select 会阻塞,直到有一个 socket 接收到数据,select 返回,唤醒进程。用户可以遍历 fds,通过 FD_ISSET 判断具体哪个 socket 收到数据,然后做出处理。

int s = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);  
bind(s, ...)
listen(s, ...)

int fds[] =  存放需要监听的socket

while(1){
    int n = select(..., fds, ...)
    for(int i=0; i < fds.count; i++){
        if(FD_ISSET(fds[i], ...)){
            //fds[i]的数据处理
        }
    }
}

select 的流程

  select 的实现思路很直接。假如程序同时监视如下图的 sock1、sock2 和 sock3 三个 socket,那么在调用 select 之后,操作系统把进程 A (其实是进程 A 的引用)分别加入这三个 socket 的等待队列中。

Linux网络(九)—— epoll_第10张图片
  当任何一个 socket 收到数据之后,中断程序将唤起进程。下图展示了 sock2 接收到了数据的处理流程。

PS:recv 和 select 的中断回调可以设置成不同的内容

Linux网络(九)—— epoll_第11张图片
  所谓唤起进程,就是将进程从所有的等待队列中移除,加入到工作队列里面。如下图所示。
Linux网络(九)—— epoll_第12张图片
  经由这些步骤,当进程 A 被唤醒后,它知道至少有一个 socket 接受了数据。程序只需遍历一遍 socket 列表,就可以得到就绪的 socket。

  这种简单方法行之有效,在几乎所有操作系统都有对应的实现。

但是简单的方法往往有缺点,主要是:

  其一,每次调用 select 都需要将进程加入到所有 socket 的等待队列,每次唤醒都需要从每个队列中移除。这里涉及了两次遍历(遍历进程 A 关心的所有 socket,需要注意的是添加从等待队列头部添加,删除通过回调直接实现,所以每个 socket 的等待队列不用遍历),而且每次都要将整个 fds 列表传递给内核,有一定的开销。正是因为遍历操作开销大,处于效率的考量,才会规定 select 的最大监视数量,默认只能监视 1024 个 socket。

  其二,进程被唤醒后,程序并不知道哪些 socket 收到数据,还需要遍历一次。

  那么,有没有减少遍历的方法?有没有保存就绪 socket 的方法?这两个问题都是 epoll 技术需要解决的。

补充说明:
  本节只解释了 select 的一种情形。当程序调用 select 时,内核会先遍历一遍 socket,如果有一个或一个以上的 socket 的接收缓冲区有数据,那么 select 直接返回,不会阻塞。这也是为什么 select 的返回值有可能大于 1 额原因之一。如果没有 socket 有数据,进程才会阻塞。


六、epoll 的设计思路

  epoll 是在 select 出现 N 年后才被发明的,是 select 和 poll 的增强版本。epoll 通过以下措施来改进效率。

措施一:功能分离

  select 低效的原因之一是将 “维护等待队列” 和 “阻塞进程” 两个步骤合二为一。如下图所示,每次调用 select 都需要这两步操作,然而大多数应用场景中,需要监视的 socket 相对固定,并不需要每次都修改。epoll 将这两个操作分开,先用 epoll_ctl 维护等待队列,再调用 epoll_wait 阻塞进程(解耦)。显而易见,效率就能得到提升。
Linux网络(九)—— epoll_第13张图片
  为方便理解后续的内容,我们先复习下 epoll 的用法。如下的代码中,先用 epoll_create 创建一个 epoll 对象 epfd,再通过 epoll_ctl 将需要监视的 socket 添加到 epfd 中,最后调用 epoll_wait 等待数据。

int s = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);   
bind(s, ...)
listen(s, ...)

int epfd = epoll_create(...);
epoll_ctl(epfd, ...);		// 将所有需要监听的 socket 添加到 epfd 中

while(1)
{
	int n = epoll_wait(...);
	for(接收到数据的socket)
	{
		// 处理
	}
}

功能分离,使得 epoll 有了优化的可能。

措施二:就绪列表

  select 低效的另一个原因在于程序不知道哪些 socket 收到数据,只能一个个遍历。如果内核维护一个 “就绪列表”,引用收到数据的 socket,就能避免遍历。如下图所示,计算机共有三个 socket,收到数据的 sock2 和 sock3 被 rdlist(就绪列表)所引用。当进程被唤醒后,只要获取 rdlist 的内容,就能够知道哪些 socket 收到数据。
Linux网络(九)—— epoll_第14张图片
这里引出了另一个问题:什么时候 select 优于 epoll?

一般认为在并发量低,socket 都比较活跃的情况下,select 的效率更高,也就是说活跃 socket 数目与监控的总的 socket 数目之比越大,select 效率越高,因为 select 反正都会遍历所有的 socket,如果比例大,就没有白白遍历。加之 select 本身实现比较简单,导致总体现象比 epoll 好。


七、epoll 的原理和流程

  本节会以示例和图表来讲解 epoll 的原理和流程。

创建 epoll 对象

  如下图所示,当某个进程调用 epoll_create 方法时,内核会创建一个 eventpoll 对象(也就是程序中 epfd 所代表的对象)。eventpoll 对象也是文件系统的一员,和 socket 一样,它也会有等待队列(有线程会等待其事件触发,比如调用 epoll_wait 的线程就会阻塞在其上)。
Linux网络(九)—— epoll_第15张图片
  创建一个代表该 epoll 的 eventpoll 对象是必须的,因为内核要维护 “就绪列表” 等数据,“就绪列表” 可以作为 eventpoll 的成员。

维护监视列表

  创建 epoll 对象后,可以用 epoll_ctl 添加或删除所要监听的 socket。以添加 socket 为例,如下图,如果通过 epoll_ctl 添加 sock1、sock2 和 sock3 的监视,内核会将 eventpoll 添加到这三个 socket 的等待队列中。

Linux网络(九)—— epoll_第16张图片
  当 socket 收到数据后,中断程序会操作 eventpoll 对象,而不是直接操作进程。

接收数据

  当 socket 收到数据后,中断程序会给 eventpoll 的 “就绪列表” 添加 socket 引用。如下图展示的是 sock2 和 sock3 收到数据后,中断程序让 rdlist 引用这两个 socket。
Linux网络(九)—— epoll_第17张图片
  eventpoll 对象相当于是 socket 和 进程之间的中介,socket 的数据接收并不直接影响进程,而是通过改变 eventpoll 的就绪列表来改变进程状态

  当程序执行到 epoll_wait 时,如果 rdlist 已经引用了 socket,那么 epoll_wait 直接返回,如果 rdlist 为空,阻塞进程。

阻塞和唤醒进程

  假设计算机中正在运行进程 A 和 进程 B,在某时刻进程 A 运行到了 epoll_wait 语句。如下图所示,内核会将进程 A 放入 eventpoll 的等待队列中,阻塞进程
Linux网络(九)—— epoll_第18张图片
  当 socket 接收到数据,中断程序一方面修改 rdlist,另一方面唤醒 eventpoll 等待队列中的进程,进程 A 再次进入到运行状态(如下图)。也因为 rdlist 的存在,进程 A 可以知道哪些 socket 发生了变化。

Linux网络(九)—— epoll_第19张图片


八、epoll 的实现细节

  至此,相信读者对epoll的本质已经有一定的了解。但我们还留有一个问题,eventpoll的数据结构是什么样子?

  再留两个问题,就绪队列应该使用什么数据结构?eventpoll 应使用什么数据结构来管理通过 epoll_ctl 添加或删除的 socket?



(———— 我是分割线,想好了才能继续往下看哦~)






  如下图所示,eventpoll 包含了 lock、mtx、wq(等待队列)、rdlist 等成员。rdlist 和 rbr 是我们所关心的。
Linux网络(九)—— epoll_第20张图片
就绪列表(rdlist)的数据结构

  就绪列表引用就绪的 socket,所以它应能够快速的插入数据

  程序可能随时调用 epoll_ctl 添加监视的 socket,也可能随时删除。当删除时,若该 socket 已经存放在就绪列表中,它也应该被移除。(事实上,每个 epoll_item 既是红黑树节点,也是链表节点,删除红黑树节点,自然删除了链表节点)

  所以就绪列表是一种能够快速插入和删除的数据结构。双向链表就是这样一种数据结构,epoll 使用双向链表来实现就绪队列(对应上图的 rdlist)。

索引结构

  既然 epoll 将 “维护监视队列” 和 “进程阻塞” 分离,也意味着需要有个数据结构来保存监视的 socket。至少要方便的添加和删除,还要便于搜索,以避免重复添加。红黑树是一种平衡二叉搜索树,搜索、插入和删除时间复杂度都是 O(logn),效率较好。epoll 使用了红黑树作为索引结构。(对应上图的 rbr)。

PS:因为操作系统要兼顾多种功能,以及有很多需要保存的数据,rdlist 并非直接引用 socket,而是通过 epitem 间接引用,红黑树的节点也是 epitem 对象。同样,文件系统也并非直接引用着 socket。为方便理解,本文中省略了一些间接结构。


九、select、poll、epoll 比较

  epoll 在 select 和 poll(poll 和 select 基本一样,有少量改进)的基础引入了 eventpoll 作为中间层,使用了先进的数据结构,是一种高效的多路复用技术。

  下表是一个很常见的表,描述了 select、poll 和 epoll 的区别。读完本文,读者是否能解释 select 和epoll 的时间复杂度为什么是 O(n) 和 O(1)?

系统调用 select poll epoll
事件集合 用户通过3个参数分别传入感兴趣的可读、可写及异常等事件。内核通过对这些参数的在线修改来反馈其中的就绪事件。这使得用户每次调用 select 都要重置这三个参数 统一处理所有事件类型,因此需要一个事件集参数。用户通过 pollfd.events 传入感兴趣的事件,内核通过修改 pollfd.revents 反馈其中就绪的事件 内核通过一个事件表直接管理用户感兴趣的所有事件。因此每次调用 epoll_wait 时,无须反复传入用户感兴趣的事件。epoll_wait 系统调用的参数 events 仅用来反馈就绪的事件
应用程序索引就绪文件描述符的时间复杂度 O(n) O(n) O(1)
最大支持文件描述符数 一般有最大限制(1024) 65535 65535
工作模式 LT LT 支持 ET 高效模式
内核实现和工作效率 采用轮询方式检测就绪事件(select 返回后还需要循环遍历所有 fd),算法时间复杂度为 O(n) 采用轮询方式检测就绪事件,算法时间复杂度为 O(n) 采用回调方式检测就绪事件(epoll 返回的只有改变了状态的 fd)。算法时间复杂度为 O(1)

十、水平触发(LT)和边沿触发(ET)

  epoll 有 EPOLLLT 和 EPOLLET 两种触发模式,LT 是默认的模式,ET 是“高速”模式。

LT(水平触发) 和 ET(边沿触发) 的区别

  • LT:描述符上有数据就绪时,在提醒用户后,如果用户没有将该数据读完(处理完),在下一轮循环中 io 函数会继续提醒用户该描述符有数据就绪,直到用户将该描述符上的所有数据读完。这样的特点使得 LT 工作模式具有可靠但低效率的特点。
  • ET:描述符上有数据就绪时,在提醒用户后,如果用户没有将该数据读完(处理完),在下一轮循环中 io 函数不会再次提醒用户该描述符有数据就绪,除非该描述符上有新数据到达。这样的特点使得 ET 工作模式具有高效率但不可靠的特点。

  还有一个特点是,epoll 使用“事件”的就绪通知方式,通过 epoll_ctl 注册 fd,一旦该 fd 就绪,内核就会采用类似 callback 的回调机制来激活该 fd,epoll_wait 便可以收到通知。
Linux网络(九)—— epoll_第21张图片


十一、自我总结

简单总结一下:

epoll 不会让每个 socket 的等待队列都添加进程 A 引用,而是在等待队列,添加 eventpoll 对象的引用。当 socket 就绪时,中断程序会操作 eventpoll,在 eventpoll 中的就绪列表(rdlist),添加 socket 引用。这样的话,进程 A 只要不断轮询 rdlist,从而获取就绪的 socket。从代码来看每次执行到 epoll_wait,其实都是去遍历 rdlist。如果 rdlist 为空,那么就阻塞进程;当有 socket 处于就绪状态,也是发中断信号,再调用对应的中断程序。此处中断程序,会把 socket 加到 rdlist,然后唤醒进程。进程再去遍历 rdlist,获取就绪的 socket。

  总之:poll 是翻译轮询的意思,我们可以看到 poll 和 epoll 都有轮询的过程。
不同点在于:poll 轮询的是所有的 socket,而 epoll 只轮询就绪的 socket

  epoll 的适用场景,更适合处理高并发的场合。如果并发量很少,比如几百个连接这个级别,select 的效率会比 epoll 高,只有连接数达到一定程度,epoll 的额外消耗才能抵消 select 的遍历。

  1. redis —— 单线程 epoll
  2. nginx —— 多进程 epoll

Redis 是单线程,为什么这么快?

  1. redis 是纯内存操作,除了网络 IO,不涉及其它 IO 操作;
  2. 其中的单线程指的只有一个线程里面有 epoll,只有一个 epoll 来管理。没有多线程切换以及加锁机制

十二、用 epoll 实现简单并发服务器

主要包含三个文件:SocketAPI.h、server.cc、client.cc

  • SocketAPI.h
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

using namespace std;

#define LISTEN_QUEUE SOMAXCONN
#define MAX_FILENAME_SIZE   256
#define BUFFER_SIZE         4096
#define IP_SIZE             20


class SockAPI{
public:
	//创建套接字
	static int Socket(int type)
	{
		int sockfd;
		sockfd = socket(AF_INET, type, 0);
		if(sockfd < 0)
		{
			assert(sockfd >= 0);
			perror("socket error");
			exit(1);
		}
		cout << "socket success\n";
		return sockfd;
	}
	//命名套接字
	static void Bind(int sockfd, int port)
	{
		int ret;
		struct sockaddr_in server_addr;
		server_addr.sin_family = AF_INET;
		//server_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.....");
		server_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
		server_addr.sin_port = htons(port);
		ret = bind(sockfd, (struct sockaddr*)&server_addr, sizeof(server_addr));
		if(ret < 0)
		{
			assert(ret >= 0);
			perror("bind error");
			exit(1);
		}
		cout << "bind success\n";
	}
	//监听端口
	static void Listen(int sockfd)
	{
		int ret = listen(sockfd, LISTEN_QUEUE);
		if(ret < 0)
		{
			assert(ret = 0);
			perror("listen error");
			exit(1);
		}
		cout << "listening\n";
	}
	//发起连接请求
	static void Connect(int sockfd, char* ip, int port)
	{
		int ret;
		struct sockaddr_in server_addr;
		server_addr.sin_family = AF_INET;
		server_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
		server_addr.sin_port = htons(port);
		ret = connect(sockfd, (struct sockaddr*)&server_addr, sizeof(server_addr));
		if(ret < 0)
		{
			assert(ret = 0);
			perror("connect error");
			exit(1);
		}
		cout << "connect success\n";
	}
	//接受请求
	static int Accept(int sockfd, string &out_ip, int &out_port)
	{
		int connfd;
		struct sockaddr_in client_addr;
		socklen_t len = sizeof(client_addr);
		connfd = accept(sockfd, (struct sockaddr*)&client_addr, &len);
		if(connfd < 0)
		{
			assert(connfd = 0);
			perror("accept error");
			exit(1);
		}
		out_ip = inet_ntoa(client_addr.sin_addr);
		out_port = htons(client_addr.sin_port);
		cout << "accept success " << out_ip << endl; ;
		return connfd;
	}

	//关闭连接
	static void Close(int connfd)
	{
		close(connfd);
	}

};

  • server.cc
/**********************************************************
    > File Name: server.c
    > Author: Darwlr
    > Created Time: 2020年08月17日 星期一 12时22分10秒
 *********************************************************/
#include "server.h"

#define TCP_SERVER_PORT     6666    /*  服务器的端口  */
#define EPOLL_SIZE	256

void SignalChild(int signo)
{
	pid_t pid;
	int status;
	while((pid = waitpid(-1, &status, WNOHANG) > 0))
	{
		printf("child %d terminated\n", pid);
	}
	return;
}

extern int errno;
int main(int argc, char *argv[])
{
    /**********************************************************
     *
     *  创建并初始化服务器套接字
     *
     **********************************************************/
    int listenFd;

    /*  创建套接字  */
	listenFd = SockAPI::Socket(SOCK_STREAM);

    /*  绑定端口  */
	SockAPI::Bind(listenFd, TCP_SERVER_PORT);

    /*  开始监听绑定的端口  */
	SockAPI::Listen(listenFd);
    
    // 
    struct epoll_event ev, events[EPOLL_SIZE];
	ev.events = EPOLLIN;
	ev.data.fd = listenFd;
	int ret;
	char buf[BUFFER_SIZE];
    int epfd = epoll_create(EPOLL_SIZE);
	if(-1 == epfd)
	{
		perror("epoll_create");
		exit(1);
	}
	// 将listenFd添加到 epfd中
	ret = epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, listenFd, &ev);
	if(-1 == ret)
	{
		perror("epoll_ctl");
		exit(1);
	}

	while(1)
	{
		int num = epoll_wait(epfd, events, EPOLL_SIZE, -1);
		if(-1 == num)
		{
			perror("epoll_wait");
			exit(1);
		}
		// 遍历 events
		for(int i = 0; i < num; i++)
		{
			if(events[i].data.fd == listenFd)
			{
				string out_ip;
				int out_port;
				int connfd = SockAPI::Accept(listenFd, out_ip, out_port);
				// 将新连接的connfd注册到epfd中
				ev.events = EPOLLIN;
				ev.data.fd = connfd;
				epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, connfd, &ev);
			}
			else
			{
				if(events[i].events & EPOLLIN)
				{
					ret = recv(events[i].data.fd, buf, BUFFER_SIZE, 0);
					if(-1 == ret)
					{
						perror("recv");
						exit(1);
					}
					else if(ret == 0)
					{
						ev.events = EPOLLIN;
						ev.data.fd = events[i].data.fd;
						epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_DEL, events[i].data.fd, &ev);
						printf("客户端%d退出\n", events[i].data.fd);
						SockAPI::Close(events[i].data.fd);
					}
					else
						printf("收到客户端%d的消息:%s\n", events[i].data.fd, buf);
					memset(buf, 0, BUFFER_SIZE);
				}
			}
		}
	}
   
}
  • client.cc
/**********************************************************
    > File Name: server.c
    > Author: Darwlr
    > Created Time: 2020年08月17日 星期一 12时22分10秒
 *********************************************************/

#include "client.h"
#define TCP_SERVER_PORT     6666
int main(int argc, char *argv[])
{
    char serverIp[IP_SIZE];             /*  服务器的IP地址       */
	

    if(argc >= 2)                       /*  参数过多的时候,提示用户  */
    {
        printf("You have given to much parameters...\n");
        printf("Yous should give the IP address after %s\n without any other parametes...\n", (char *)argv[0]);
    }
    else if(argc == 1)                  /*  只有一个参数,则默认使用localhost(127.0.0.1)  */
    {
        strcpy(serverIp, "127.0.0.1");
    }
    else
    {
        strcpy(serverIp, argv[1]);
    }

    /**********************************************************
     *
     *  创建并初始化套接字
     *
     **********************************************************/
    int                 socketFd;                     /*  客户端的套接字信息   */


    /*  开始创建套接字                        */
    /*  SOCK_STREAM 面向连接的套接字,即TCP   */
    socketFd = SockAPI::Socket(SOCK_STREAM);

    /*  尝试连接服务器  */
    SockAPI::Connect(socketFd, serverIp, TCP_SERVER_PORT);

    /**********************************************************
     *
     *  下面进行正常的套接字通信
     *
     **********************************************************/
    while(1)
    {
		string msg;
		getline(cin, msg);
		send(socketFd, msg.c_str(), sizeof(msg), 0);
    }
  
    return EXIT_SUCCESS;
   
}

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