Linux网络编程(三)——IO多路复用

目录

0x01 I/O多路复用(I/O多路转接)

一、常见的I/O模型

阻塞等待(BIO模型)

非阻塞忙轮询(NIO模型)

二、IO多路转接技术

select

select代码编写

select的缺点

poll

 poll代码

epoll()多路复用

epoll代码实现

epoll的工作模式


0x01 I/O多路复用(I/O多路转接)

I/O多路复用使得程序能同时监听多个文件描述符,能够提高程序的性能,Linux下实现I/O多路复用的系统调用主要有selectpollepoll。简单来说就是,单线程或单进程同时监测若干个文件描述符是否可以执行I/O操作。

应用程序通常需要处理来自多条事件流中的事件,比如我们的电脑需要同时处理鼠标和键盘的输入输出、中断信号等等事件,再比如web服务器,需要同时处理来自N个客户端的事件。但是在CPU单核在同一时刻只能做一件事情,一种解决方法就是对CPU进行分时复用(多个事件流将CPU切割成多个时间片,不同十几件流的时间片交替进行)。在计算机系统中,我们用线程或者进程来表示一条执行流,通过不同的线程或进程在操作系统内部的调度,来做到对CPU处理的时分复用。这样多个事件流就可以并发进行,不需要一个等待另一个太久,在用户看起来他们似乎就是并行在做一样。

一、常见的I/O模型

阻塞等待(BIO模型)

比如我们使用过的函数readwrite,这是最常用的简单的IO模型。阻塞IO意味着当我们发起一次IO操作后一直等待成功或失败之后才返回,在这期间程序不能做其他事情。阻塞IO操作只能对单个文件描述符进行操作。

  • 优点:不占用CPU宝贵的时间片,在等待的时候CPU可以去执行别的事情。

  • 缺点:同一时刻只能处理一个操作,效率低。

为了解决上述问题,我们可以使用多进程或者是多线程来进行解决。虽然这种方式可以实现并发,但是线程或者进程会消耗资源,线程或进程调度也会消耗CPU资源。

Linux网络编程(三)——IO多路复用_第1张图片

这些问题的根本原因是在于你所调用的函数都是阻塞的。

非阻塞忙轮询(NIO模型)

非阻塞的设置后,为了可以获得信息,只好通过每隔多长时间就来访问一次来解决。但是当你存在多个任务的时候,就很麻烦,需要不断地去获取状态。这种方式的优点在于,其提高了程序的执行效率,缺点是需要占用更多的CPU和系统资源。

Linux网络编程(三)——IO多路复用_第2张图片

为了解决上述的问题,我们需要使用IO多路转接技术。

二、IO多路转接技术

  • select、poll:委托内核进行检测这些数据,对于select它只会告知你现在有几个消息到了,之后需要进行一遍轮询,查找对应的文件描述符,这个检测就是不断地去读取缓冲区是否存在数据。

  • epoll:委托内核进行检测,但是不同的是他会告知现在是哪些数据到了,会告知数据的信息。

以上是简单的概括这些api的解释,接下来我们看看这些api具体的内容:

select

主旨思想:

  • 首先要构造一个关于文件描述符的列表,要监听的文件描述符添加到该列表中。

  • 调用一个系统函数,监听列表中的文件描述符,直到这些描述符中的一个或者多个进行I/O操作时,该函数才返回。需要注意的是,这个函数是阻塞的,函数对文件描述符的检测的操作是由内核完成的。

  • 在返回时,它会告诉进程有多少(哪些)描述符要进行I/O操作。

#include 
#include 
#include 
#include 

// 下面的操作是在操作一个列表,对于要检测的一个文件描述符,我们需要在对应的列表中进行置1
// 当内核检测到有文件准备读取/写入进来时,会对比我们传入的队列数组,返回发生变化的个数
int select(int nfds, fd_set *readfds, fd_set *writefds,fd_set *exceptfds, struct timeval *timeout);
    - 参数:
        - nfds : 委托内核检测的最大文件描述符的值 + 1
        - readfds : 要检测的文件描述符的读的集合,委托内核检测哪些文件描述符的读的属性
                - 一般检测读操作
                - 对应的是对方发送过来的数据,因为读是被动的接收数据,检测的就是读缓冲
                区
                - 是一个传入传出参数(sizeof(fd_set) = 128   1024),代表有1024个标志位
        - writefds : 要检测的文件描述符的写的集合,委托内核检测哪些文件描述符的写的属性
                - 委托内核检测写缓冲区是不是还可以写数据(不满的就可以写)
        - exceptfds : 检测发生异常的文件描述符的集合
        - timeout : 设置的超时时间
                struct timeval {
                long 	tv_sec; 			/* seconds */
                long 	tv_usec; 			/* microseconds */
                };
                - NULL : 永久阻塞,直到检测到了文件描述符有变化
                - tv_sec = 0 tv_usec = 0, 不阻塞
                - tv_sec > 0 tv_usec > 0, 阻塞对应的时间
        - 返回值 :
                - -1 : 失败
                - >0(n) : 检测的集合中有n个文件描述符发生了变化
                    
// 将参数文件描述符fd对应的标志位设置为0
void FD_CLR(int fd, fd_set *set);
// 判断fd对应的标志位是0还是1, 返回值:fd对应的标志位的值,0,返回0, 1,返回1
int FD_ISSET(int fd, fd_set *set);
// 将参数文件描述符fd 对应的标志位,设置为1
void FD_SET(int fd, fd_set *set); 
// fd_set一共有1024 bit, 全部初始化为0
void FD_ZERO(fd_set *set);

select的工作流程可以参照下图:

Linux网络编程(三)——IO多路复用_第3张图片

上图表达的是,用户将需要遍历的文件描述符装入列表中(将对应的位数置1),之后拷贝到内核,内核会去检测是否有客户端发送了数据,假设A,B发送了数据,它就会将其置为1,没有接收到数据的,则置为,之后将列表送回用户态,用户态使用for循环进行遍历,即可发起通讯,对于通信时发生断开的客户端,我们应该使用CLR函数将其置零,保证其不会在内核中进行检测。

select代码编写

//select.c 服务端
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

int main() {

    // 创建socket
    int lfd = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    struct sockaddr_in saddr;
    saddr.sin_port = htons(9999);	//端口
    saddr.sin_family = AF_INET;		//IPV4
    saddr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY; // IP地址

    // 绑定
    bind(lfd, (struct sockaddr *)&saddr, sizeof(saddr));

    // 监听
    listen(lfd, 8);

    // 创建一个fd_set的集合,存放的是需要检测的文件描述符,128个字节
    fd_set rdset, tmp;
    FD_ZERO(&rdset);
    FD_SET(lfd, &rdset);
    // 最大文件描述符
    int maxfd = lfd;

    while(1) {

        tmp = rdset;

        // 调用select系统函数,让内核帮检测哪些文件描述符有数据
        // 永久阻塞
        int ret = select(maxfd + 1, &tmp, NULL, NULL, NULL);
        if(ret == -1) {
            perror("select");
            exit(-1);
        } else if(ret == 0) {
            // 这里是阻塞,返回0是因为当前没有文件描述符的数据发生改变
            continue;
        } else if(ret > 0) {
            // 说明检测到了有文件描述符的对应的缓冲区的数据发生了改变
            if(FD_ISSET(lfd, &tmp)) {
                // 表示有新的客户端连接进来了
                struct sockaddr_in cliaddr;
                int len = sizeof(cliaddr);
                int cfd = accept(lfd, (struct sockaddr *)&cliaddr, &len);

                // 将新的文件描述符加入到集合中
                FD_SET(cfd, &rdset);

                // 更新最大的文件描述符
                maxfd = maxfd > cfd ? maxfd : cfd;
            }
			// 监听的文件描述符肯定是在最前面
            for(int i = lfd + 1; i <= maxfd; i++) {
                if(FD_ISSET(i, &tmp)) {
                    // 说明这个文件描述符对应的客户端发来了数据
                    char buf[1024] = {0};
                    int len = read(i, buf, sizeof(buf));
                    if(len == -1) {
                        perror("read");
                        exit(-1);
                    } else if(len == 0) {
                        printf("client closed...\n");
                        close(i);
                        FD_CLR(i, &rdset);
                    } else if(len > 0) {
                        printf("read buf = %s\n", buf);
                        write(i, buf, strlen(buf) + 1);
                    }
                }
            }

        }

    }
    close(lfd);
    return 0;
}
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

int main() {

    // 创建socket
    int fd = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    if(fd == -1) {
        perror("socket");
        return -1;
    }

    struct sockaddr_in seraddr;
    inet_pton(AF_INET, "127.0.0.1", &seraddr.sin_addr.s_addr);
    seraddr.sin_family = AF_INET;
    seraddr.sin_port = htons(9999);

    // 连接服务器
    int ret = connect(fd, (struct sockaddr *)&seraddr, sizeof(seraddr));

    if(ret == -1){
        perror("connect");
        return -1;
    }

    int num = 0;
    while(1) {
        char sendBuf[1024] = {0};
        sprintf(sendBuf, "send data %d", num++);
        write(fd, sendBuf, strlen(sendBuf) + 1);

        // 接收
        int len = read(fd, sendBuf, sizeof(sendBuf));
        if(len == -1) {
            perror("read");
            return -1;
        }else if(len > 0) {
            printf("read buf = %s\n", sendBuf);
        } else {
            printf("服务器已经断开连接...\n");
            break;
        }
        usleep(1000);
    }

    close(fd);

    return 0;
}

可以发现通过select函数我们也可以实现多进程多线程的效果。

select的缺点

从上面的流程可以看出来,当我们需要监听文件描述符时,我们每次都要将我们创建的集合从用户态拷贝到内核态,这样会消耗资源,内核也会不断地去遍历检测O(n),检测完后又会从内核态拷贝给用户。总结来说,select接口具有如下的缺点:

  • 每次调用select,都需要把fd集合从用户态拷贝到内核态,这个开销在fd很多时候会很大。

  • 同时每次调用select都需要在内核遍历传递进来的所有fd,这个开销在fd很多时候也很大。

  • select支持的文件描述符数量太小了,默认是1024(128个字节)。

  • fds集合不能重用,每次都需要重置。

poll

poll函数可以改进select的缺点,其主要函数接口如下:

#include 
struct pollfd {
    int fd; /* 委托内核检测的文件描述符 */
    short events; /* 委托内核检测文件描述符的什么事件 */
    short revents; /* 文件描述符实际发生的事件 */
};

#使用
struct pollfd myfd;
myfd.fd = 5;
myfd.events = POLLIN | POLLOUT;		//检测读写

int poll(struct pollfd *fds, nfds_t nfds, int timeout);
    - 参数:
        - fds : 是一个struct pollfd 结构体数组,这是一个需要检测的文件描述符的集合,并没有大小的限制(解决了select只能存放1024个大小的问题),并且不需要一直在用户态与内核态之间传递,直接读取内核修改的事件变量。
        - nfds : 这个是第一个参数数组中最后一个有效元素的下标 + 1
        - timeout : 阻塞时长
            0 : 不阻塞
            -1 : 阻塞,当检测到需要检测的文件描述符有变化,解除阻塞
            >0 : 阻塞的时长(ms)
        - 返回值:
            -1 : 失败
            >0(n) : 成功,n表示检测到集合中有n个文件描述符发生变化

其中的事件:

Linux网络编程(三)——IO多路复用_第4张图片

 poll代码

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 


int main() {

    // 创建socket
    int lfd = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    struct sockaddr_in saddr;
    saddr.sin_port = htons(9999);
    saddr.sin_family = AF_INET;
    saddr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;

    // 绑定
    bind(lfd, (struct sockaddr *)&saddr, sizeof(saddr));

    // 监听
    listen(lfd, 8);

    // 初始化检测的文件描述符数组
    // 数组大小可修改
    struct pollfd fds[1024];
    for(int i = 0; i < 1024; i++) {
        fds[i].fd = -1;
        fds[i].events = POLLIN;
    }
    fds[0].fd = lfd;
    int nfds = 0;

    while(1) {

        // 调用poll系统函数,让内核帮检测哪些文件描述符有数据
        int ret = poll(fds, nfds + 1, -1);
        if(ret == -1) {
            perror("poll");
            exit(-1);
        } else if(ret == 0) {
            continue;
        } else if(ret > 0) {
            // 说明检测到了有文件描述符的对应的缓冲区的数据发生了改变
            if(fds[0].revents & POLLIN) {
                // 表示有新的客户端连接进来了
                struct sockaddr_in cliaddr;
                int len = sizeof(cliaddr);
                int cfd = accept(lfd, (struct sockaddr *)&cliaddr, &len);

                // 将新的文件描述符加入到集合中
                for(int i = 1; i < 1024; i++) {
                    if(fds[i].fd == -1) {
                        fds[i].fd = cfd;
                        fds[i].events = POLLIN;
                        break;
                    }
                }

                // 更新最大的文件描述符的索引
                nfds = nfds > cfd ? nfds : cfd;
            }

            for(int i = 1; i <= nfds; i++) {
                if(fds[i].revents & POLLIN) {
                    // 说明这个文件描述符对应的客户端发来了数据
                    char buf[1024] = {0};
                    int len = read(fds[i].fd, buf, sizeof(buf));
                    if(len == -1) {
                        perror("read");
                        exit(-1);
                    } else if(len == 0) {
                        printf("client closed...\n");
                        close(fds[i].fd);
                        fds[i].fd = -1;
                    } else if(len > 0) {
                        printf("read buf = %s\n", buf);
                        write(fds[i].fd, buf, strlen(buf) + 1);
                    }
                }
            }

        }

    }
    close(lfd);
    return 0;
}

epoll()多路复用

从上面的poll学习,我们可以知道它解决了select的支持数量太少,集合需要重置的问题。但是其实并没有解决不管是在用户空间还是在内核空间的遍历,这个消耗的空间时间也比较多。那么接下来看看epoll函数,这个函数的效率较高:

Linux网络编程(三)——IO多路复用_第5张图片

创建的epoll实例是属于内核区,通过文件描述符去操作内核中的内存,通过epoll提供的api去操作。

其实就是在内核中创建了一个数据,这个数据中有两个比较重要的数据,一个是需要检测文件描述符的信息(红黑树),还有一个是就绪列表,存放检测到数据发送改变的文件描述符信息(双向链表),也就是在检测rbr中的文件,看看有什么文件发生了变化,然后将其传入到rdlist中,之后拷贝就绪的文件描述符返回用户态进行操作。这样大大减少了用户态和内核态的切换,检测的效率提高,并且返回的信息返回信息简单,而不是像poll、select一样冗余。

#include 
int epoll_create(int size);
    - 参数:
    	size : 目前没有意义了。随便写一个数,必须大于0
    - 返回值:
        -1 : 失败
        > 0 : 文件描述符,操作epoll实例的
// 联合体            
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 */
	epoll_data_t 	data;	/* User data variable */
};
常见的Epoll检测事件:
    - EPOLLIN
    - EPOLLOUT
    - EPOLLERR
    - EPOLLET	实现边沿触发
    
// 对epoll实例进行管理:添加文件描述符信息,删除信息,修改信息
int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event);
    - 参数:
        - epfd : epoll实例对应的文件描述符
        - op : 要进行什么操作
            EPOLL_CTL_ADD: 添加
            EPOLL_CTL_MOD: 修改
            EPOLL_CTL_DEL: 删除
        - fd : 要检测的文件描述符
        - event : 检测文件描述符具体什么事情(读、写)
            
 // 检测函数
int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event *events, int maxevents, int timeout);
    - 参数:
        - epfd : epoll实例对应的文件描述符
        - events : 传出参数,保存了发送了变化的文件描述符的信息
        - maxevents : 第二个参数结构体数组的大小
        - timeout : 阻塞时间
            - 0 : 不阻塞
            - -1 : 阻塞,直到检测到fd数据发生变化,解除阻塞
            - > 0 : 阻塞的时长(毫秒)
    - 返回值:
        - 成功,返回发送变化的文件描述符的个数 > 0
        - 失败 -1           

epoll代码实现

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

int main() {

    // 创建socket
    int lfd = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    struct sockaddr_in saddr;
    saddr.sin_port = htons(9999);
    saddr.sin_family = AF_INET;
    saddr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;

    // 绑定
    bind(lfd, (struct sockaddr *)&saddr, sizeof(saddr));

    // 监听
    listen(lfd, 8);

    // 调用epoll_create()创建一个epoll实例
    int epfd = epoll_create(100);

    // 将监听的文件描述符相关的检测信息添加到epoll实例中
    struct epoll_event epev;
    epev.events = EPOLLIN;
    epev.data.fd = lfd;
    epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, lfd, &epev);
	// 接收的数组
    struct epoll_event epevs[1024];

    while(1) {

        int ret = epoll_wait(epfd, epevs, 1024, -1);
        if(ret == -1) {
            perror("epoll_wait");
            exit(-1);
        }

        printf("ret = %d\n", ret);

        for(int i = 0; i < ret; i++) {

            int curfd = epevs[i].data.fd;
			// 有数据发生改变的文件描述符
            if(curfd == lfd) {
                // 监听的文件描述符有数据达到,有客户端连接
                struct sockaddr_in cliaddr;
                int len = sizeof(cliaddr);
                int cfd = accept(lfd, (struct sockaddr *)&cliaddr, &len);
				// 重用之前的epev来接收新的信息,将其添加进去监听
                epev.events = EPOLLIN;
                epev.data.fd = cfd;
                epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, cfd, &epev);
            } else {
                // 过滤掉写 
                if(epevs[i].events & EPOLLOUT) {
                    continue;
                }   
                // 有数据到达,需要通信
                char buf[1024] = {0};
                int len = read(curfd, buf, sizeof(buf));
                if(len == -1) {
                    perror("read");
                    exit(-1);
                } else if(len == 0) {
                    printf("client closed...\n");
                    epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_DEL, curfd, NULL);
                    close(curfd);
                } else if(len > 0) {
                    printf("read buf = %s\n", buf);
                    write(curfd, buf, strlen(buf) + 1);
                }

            }

        }
    }

    close(lfd);
    close(epfd);
    return 0;
}

epoll的工作模式

  • LT模式(水平触发)

LT(level - triggered)是缺省的工作方式,并且同时支持 block 和 no-block socket。在这种做法中,内核告诉你一个文件描述符是否就绪了,然后你可以对这个就绪的 fd 进行 IO 操作。如果你不作任何操作,内核还是会继续通知你的,不断地发送,上述使用的就是水平触发方式。

假设委托内核检测读事件,则会检测fd的读缓冲区,如果这个时候读缓冲区有数据,则epoll检测到了会给用户通知:

代码示例:

创建一个可以发送数据的客户端,服务端进行接收,服务端设置其一次只能接收五个字节,这个时候如果超过这五个字节长度,则会分多次发送,直到消息发送完为止:

//client.c
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

int main() {

    // 创建socket
    int fd = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    if(fd == -1) {
        perror("socket");
        return -1;
    }

    struct sockaddr_in seraddr;
    inet_pton(AF_INET, "127.0.0.1", &seraddr.sin_addr.s_addr);
    seraddr.sin_family = AF_INET;
    seraddr.sin_port = htons(9999);

    // 连接服务器
    int ret = connect(fd, (struct sockaddr *)&seraddr, sizeof(seraddr));

    if(ret == -1){
        perror("connect");
        return -1;
    }

    int num = 0;
    while(1) {
        char sendBuf[1024] = {0};
        // sprintf(sendBuf, "send data %d", num++);
        fgets(sendBuf, sizeof(sendBuf), stdin);

        write(fd, sendBuf, strlen(sendBuf) + 1);

        // 接收
        int len = read(fd, sendBuf, sizeof(sendBuf));
        if(len == -1) {
            perror("read");
            return -1;
        }else if(len > 0) {
            printf("read buf = %s\n", sendBuf);
        } else {
            printf("服务器已经断开连接...\n");
            break;
        }
    }

    close(fd);

    return 0;
}
//server.c
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

int main() {

    // 创建socket
    int lfd = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    struct sockaddr_in saddr;
    saddr.sin_port = htons(9999);
    saddr.sin_family = AF_INET;
    saddr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;

    // 绑定
    bind(lfd, (struct sockaddr *)&saddr, sizeof(saddr));

    // 监听
    listen(lfd, 8);

    // 调用epoll_create()创建一个epoll实例
    int epfd = epoll_create(100);

    // 将监听的文件描述符相关的检测信息添加到epoll实例中
    struct epoll_event epev;
    epev.events = EPOLLIN;
    epev.data.fd = lfd;
    epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, lfd, &epev);

    struct epoll_event epevs[1024];

    while(1) {

        int ret = epoll_wait(epfd, epevs, 1024, -1);
        if(ret == -1) {
            perror("epoll_wait");
            exit(-1);
        }

        printf("ret = %d\n", ret);

        for(int i = 0; i < ret; i++) {

            int curfd = epevs[i].data.fd;

            if(curfd == lfd) {
                // 监听的文件描述符有数据达到,有客户端连接
                struct sockaddr_in cliaddr;
                int len = sizeof(cliaddr);
                int cfd = accept(lfd, (struct sockaddr *)&cliaddr, &len);

                epev.events = EPOLLIN;
                epev.data.fd = cfd;
                epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, cfd, &epev);
            } else {
                if(epevs[i].events & EPOLLOUT) {
                    continue;
                }   
                // 有数据到达,需要通信
                char buf[5] = {0};
                int len = read(curfd, buf, sizeof(buf));
                if(len == -1) {
                    perror("read");
                    exit(-1);
                } else if(len == 0) {
                    printf("client closed...\n");
                    epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_DEL, curfd, NULL);
                    close(curfd);
                } else if(len > 0) {
                    printf("read buf = %s\n", buf);
                    write(curfd, buf, strlen(buf) + 1);
                }

            }

        }
    }

    close(lfd);
    close(epfd);
    return 0;
}
  • ET模式(边沿触发)

ET(edge - triggered)是高速工作方式,只支持 no-block socket。在这种模式下,当描述符从未就绪变为就绪时,内核通过epoll告诉你。然后它会假设你知道文件描述符已经就绪,并且不会再为那个文件描述符发送更多的就绪通知,直到你做了某些操作导致那个文件描述符不再为就绪状态了。但是请注意,如果一直不对这个 fd 作 IO 操作(从而导致它再次变成未就绪),内核不会发送更多的通知(only once)。 ET 模式在很大程度上减少了 epoll 事件被重复触发的次数,因此效率要比 LT 模式高。epoll工作在 ET 模式的时候,必须使用非阻塞套接口,以避免由于一个文件句柄的阻塞读/阻塞写操作把处理多个文件描述符的任务饿死。(比如使用read的时候要规定其非阻塞,否则当数据一直为空时,read读到空包后也进入阻塞,造成死锁)

假设委托内核检测读时间,检测fd的读缓冲区,读缓冲区有数据,epoll检测到了会给用户通知:

  1. 用户不读数据,数据一直在缓冲区,epoll下次检测的时候就不通知了。

  2. 用户只读了一部分数据,epoll不通知。

  3. 缓冲区的数据读完了,不通知。

使用刚刚上面的代码,将其中接收到文件描述符时将其event进行修改,可以发现它只读了五个字节后即阻塞了,这是因为我们没有读完其他的字节,阻塞在epoll_wait这个函数里,这个时候如果需要读取下面还未接收的字符串,只能让客户端不断的往里写数据,让其缓冲区不断更新。那么我们可以使用一个while循环来实现一次性读取数据,让其读取函数read不阻塞:

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

int main() {

    // 创建socket
    int lfd = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    struct sockaddr_in saddr;
    saddr.sin_port = htons(9999);
    saddr.sin_family = AF_INET;
    saddr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;

    // 绑定
    bind(lfd, (struct sockaddr *)&saddr, sizeof(saddr));

    // 监听
    listen(lfd, 8);

    // 调用epoll_create()创建一个epoll实例
    int epfd = epoll_create(100);

    // 将监听的文件描述符相关的检测信息添加到epoll实例中
    struct epoll_event epev;
    epev.events = EPOLLIN;
    epev.data.fd = lfd;
    epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, lfd, &epev);

    struct epoll_event epevs[1024];

    while(1) {

        int ret = epoll_wait(epfd, epevs, 1024, -1);
        if(ret == -1) {
            perror("epoll_wait");
            exit(-1);
        }

        printf("ret = %d\n", ret);

        for(int i = 0; i < ret; i++) {

            int curfd = epevs[i].data.fd;

            if(curfd == lfd) {
                // 监听的文件描述符有数据达到,有客户端连接
                struct sockaddr_in cliaddr;
                int len = sizeof(cliaddr);
                int cfd = accept(lfd, (struct sockaddr *)&cliaddr, &len);

                // 设置cfd属性非阻塞
                int flag = fcntl(cfd, F_GETFL);
                flag | O_NONBLOCK;
                fcntl(cfd, F_SETFL, flag);

                epev.events = EPOLLIN | EPOLLET;    // 设置边沿触发
                epev.data.fd = cfd;
                epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, cfd, &epev);
            } else {
                if(epevs[i].events & EPOLLOUT) {
                    continue;
                }  

                // 循环读取出所有数据
                char buf[5];
                int len = 0;
                while( (len = read(curfd, buf, sizeof(buf))) > 0) {
                    // 打印数据
                    // printf("recv data : %s\n", buf);
                    //写入文件描述符
                    write(STDOUT_FILENO, buf, len);
                    write(curfd, buf, len);
                }
                if(len == 0) {
                    printf("client closed....");
                }else if(len == -1) {
                    //read函数数据读完了会产生这个信号量(在非阻塞时)
                    if(errno == EAGAIN) {
                        printf("data over.....");
                    }else {
                        perror("read");
                        exit(-1);
                    }
                    
                }

            }

        }
    }

    close(lfd);
    close(epfd);
    return 0;
}

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