unix网络编程(四)epoll反应堆

原理

【epoll模型原来的流程】：

epoll_create(); // 创建监听红黑树
epoll_ctl(); // 向书上添加监听fd
epoll_wait(); // 监听
有监听fd事件发送—>返回监听满足数组—>判断返回数组元素—>
lfd满足accept—>返回cfd---->read()读数据—>write()给客户端回应。

【epoll反应堆模型的流程】：

epoll_create(); // 创建监听红黑树
epoll_ctl(); // 向书上添加监听fd
epoll_wait(); // 监听
有客户端连接上来—>lfd调用acceptconn()—>将cfd挂载到红黑树上监听其读事件—>
epoll_wait()返回cfd—>cfd回调recvdata()—>将cfd摘下来监听写事件—>
epoll_wait()返回cfd—>cfd回调senddata()—>将cfd摘下来监听读事件—>…—>

参考青萍之末的博客，其中有具体的epoll和epoll反应堆模型的分析。
参考B站学习视频，Linux系统编程和linux网络编程教程。

代码

demo

实现一个epoll反应堆模型的反射服务器。

#include
#include
#include
#include
#include
#include "pub.h"

#define MAXSIZE 1024
#define MAXOPEN 1024

// 自定义事件驱动结构体，必包括fd、void *、call_back，按情况添加其他的数据
typedef struct _xevent
{
	int fd;
	uint32_t events;
	int epfd;
	void *arg;
	void (*call_back)(void *arg1, void *arg2);  // 第一个为xevent的项，第二个为xevent数组的地址

	char buf[MAXSIZE];
	int buflen;
} xevent;

void write_data(void *arg1, void *arg2);
void read_data(void *arg1, void *arg2);

// 注册事件
void eventadd(int epfd, int fd, uint32_t events, xevent *xev, void (*call_back)(void *, void *))
{
	// 初始化xevent
	xev->fd = fd;
	xev->events = events;
	xev->epfd = epfd;
	xev->call_back = call_back;
	
	// 初始化epoll_event , 上树监听
	struct epoll_event ev;
	ev.events = events;
	ev.data.ptr = xev;

	epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, fd, &ev);
}

void eventmod(int epfd, int fd, uint32_t events, xevent *xev, void(*call_back)(void *, void *))
{
	// 修改xevent结构体
	xev->fd = fd;
	xev->events = events;
	xev->epfd = epfd;
	xev->call_back = call_back;

	// 修改epoll_event
	struct epoll_event ev;
	ev.events= events;
	ev.data.ptr = xev;
	epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_MOD, fd, &ev);
}

// 删除事件
void eventdel(int epfd, int fd, xevent *xev)
{
	// 修改xevent结构体
	xev->fd = 0;
	xev->events = 0;
	xev->epfd = 0;
	xev->call_back = NULL;

	// 删除epoll_event
	epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_DEL, fd, NULL);
}

// 修改事件
/* 对本程序而言，功能为接受数据并将接受的数据发送回去，因此可以
 * 在接收数据时将fd改为监听可写，在发送数据后改为监听可读。
 * 通常在需要监听可写时，注册fd的可写事件，写完即注销fd的可写事件，
 * 需要来回上树下树十分浪费时间，本程序是取巧的行为
 */
// 读数据
void read_data(void *arg1, void *arg2)
{
	xevent *xev = arg1;
	xevent *my_xevents = arg2;

	xev->buflen = read(xev->fd, xev->buf, sizeof(xev->buf));
	if(xev->buflen > 0)
	{
		// 读到数据，设置可写监听
		eventmod(xev->epfd, xev->fd, EPOLLOUT, xev, write_data);
	}
	else if(0 == xev->buflen)
	{
		// 客户端关闭，关闭fd、删除fd监听事件
		printf("client close\n");
		close(xev->fd);
		eventdel(xev->epfd, xev->fd, xev);
	}
	else
	{
		perror("read");
		exit(-1);
	}
}

//写数据
void write_data(void *arg1, void *arg2)
{
	xevent *xev = arg1;
	xevent *my_xevents = arg2;
	
	// 写数据，并设置可读监听
	write(xev->fd, xev->buf, xev->buflen);
	xev->buflen = 0;
	
	eventmod(xev->epfd, xev->fd, EPOLLIN, xev, read_data);
}

// 接受新连接
void init_accept(void *arg1, void *arg2)
{
	xevent *xev = arg1;
	xevent *my_xevents = arg2;

	// 从my_xevents数组中找出一个未使用的xevent，accept新连接并上树监听
	for(int i = 0; i < MAXOPEN; i++)
	{
		if(my_xevents[i].fd == 0)
		{
			int cfd = Accept_with_print(xev->fd);
			eventadd(xev->epfd, cfd, EPOLLIN, &my_xevents[i], read_data);
			break;
		}
	}
}
int main(int argc, char *argv[])
{
	if(argc < 3)
	{
		printf("usage: ./%s ip_address port_number\n", basename(argv[0]));
		return -1;
	}
	char *ip = argv[1];
	int port = atoi(argv[2]);

	int lfd = socketBind(ip, port);

	// 创建内核事件表的描述符
	int epfd = epoll_create(MAXOPEN);
	if(-1 == epfd)
	{
		perror("epoll_create");
		return -1;
	}

	// 创建xevent数组并初始化
	xevent my_xevents[MAXOPEN];
	memset(my_xevents, 0, sizeof(my_xevents));

	// 创建接受内核事件通知的epoll_event数组
	struct epoll_event events[MAXOPEN];

	// lfd注册监听，使用xevent数组的最后一个
	eventadd(epfd, lfd, EPOLLIN, &my_xevents[MAXOPEN-1], init_accept);

	while(1)
	{
		int nready = epoll_wait(epfd, events, MAXOPEN, -1);
		if(nready < 0)
		{
			perror("epoll_wait");
			break;
		}
		for(int i = 0; i<nready; i++)
		{
			xevent *xev = events[i].data.ptr;
			if(events[i].events == xev->events)
			{
				xev->call_back(xev, my_xevents);
			}
		}

	}
}