一、epoll反應堆思想

epoll還有一種更高級的使用方法，那就是借鑒封裝的思想，簡單的說就是當某個事情發生了，自動的去處理這個事情。這樣的思想對我們的編碼來說就是設置回調，將文件描述符，對應的事件，和事件產生時的處理函數封裝到一起，這樣當某個文件描述符的事件發生了，回調函數會自動被觸發，這就是所謂的反應堆思想。
從我們之前對epoll的使用上如何去支持反應堆呢？需要重新再認識一下struct epoll_event中的epoll_data_t結構體:
typedef union epoll_data
{
void *ptr;
int fd;
uint32_t u32;
uint64_t u64;
} epoll_data_t;
我們之前使用的是共用體上的fd域,如果是要實現封裝思想,光有fd是不夠的,所以轉換思路,看第一個域ptr,是一個泛型指針,指針可以指向一塊內存區域,這塊區域可以代表一個結構體,既然是結構體,那么我們就可以自定義了,將我們非常需要的文件描述符,事件類型,回調函數都封裝在結構體上,這樣當我們要監控的文件描述符對應的事件發生之后,我們去調用回調函數就可以了，這樣就可以將文件描述符對應事件的處理代碼梳理的非常清晰。

二、epoll 反應堆的感性認識

（1）普通 epoll 模型：
epoll_create 創建樹根 ->epoll_ctl 設置 fd 可讀、上樹 -> 服務器調用 epoll_wait -> 客戶端發送數據 -> epoll_wait 返回 -> fd 可讀 -> read -> write -> 服務器再次調用 epoll_wait
（2）epoll 反應堆 模型：
epoll_create 創建樹根 -> epoll_ctl 設置 fd 可讀、上樹 -> 服務器調用 epoll_wait -> 客戶端發送數據 -> epoll_wait 返回 -> fd 可讀 -> read -> epoll_ctl 設置 fd 下樹 -> epoll_ctl 設置 fd 可寫、上樹 -> 服務器調用 epoll_wait -> epoll_wait 返回 -> fd 可寫 -> write -> epoll_ctl 設置 fd 下樹 -> epoll_ctl 設置 fd 可讀、上樹 -> 服務器再次調用 epoll_wait。

三、各種函數

1、主函數

#define MAX_EVENTS 1024 // 監聽上限數 #define BUFLEN 4096 // 讀寫緩沖區大小 #define SERV_PORT 8080 // 默認端口 int g_efd; // 全局變量，保存epoll_create返回的文件描述符 struct myevent_s g_events[MAX_EVENTS+1]; // 自定義結構體類型數組. +1 ： listen fd struct myevent_s {int fd; // 要監聽的文件描述符int events; // 對應的監聽事件void *arg; // 泛型參數void (*call_back)(int fd, int events, void *arg); // 回調函數 （前3個元素，其實是回調函數的參數）int status; // 是否在監聽：1 ? 在紅黑樹上(監聽) 0 ? 不在(不監聽)char buf[BUFLEN];int len;long last_active; // 記錄每次加入紅黑樹 g_efd 的時間值 }; int main(int argc, char *argv[]) {unsigned short port = SERV_PORT; // 設置默認端口if (argc == 2)port = atoi(argv[1]); // 如果用戶傳參，使用用戶指定端口，如未指定，用默認端口g_efd = epoll_create(MAX_EVENTS+1); // 創建紅黑樹（樹根），返回給全局 g_efdif (g_efd <= 0)printf("create efd in %s err %s\n", __func__, strerror(errno));initlistensocket(g_efd, port); // 初始化監聽socket 跳轉到109.3// 通過 initlistensocket ，完成 socket 創建lfd ，lfd 設置非阻塞，上樹監聽讀事件，bind ， listenstruct epoll_event events[MAX_EVENTS+1]; //保存滿足事件的文件描述符數組，記錄epoll_wait傳出printf("server running: port[%d]\n", port);int checkpos = 0, i;while (1) {//超時驗證，每次測試100個鏈接，不測試listenfd，當客戶端60秒內沒有和服務器通信，則關閉此客戶端鏈接long now = time(NULL); // 當前時間for (i = 0; i < 100; i++, checkpos++) //一次循環檢測100個。 使用checkpos控制檢測對象{if (checkpos == MAX_EVENTS)checkpos = 0;if (g_events[checkpos].status != 1) //不在紅黑樹 g_efd 上continue;long duration = now - g_events[checkpos].last_active; //客戶端不活躍的世間if (duration >= 60){close(g_events[checkpos].fd); //關閉與該客戶端鏈接printf("[fd=%d] timeout\n", g_events[checkpos].fd);eventdel(g_efd, &g_events[checkpos]); //將該客戶端 從紅黑樹 g_efd移除}}/*監聽紅黑樹g_efd, 將滿足的事件的文件描述符加至events數組中, 1秒沒有事件滿足, 返回 0*/int nfd = epoll_wait(g_efd, events, MAX_EVENTS+1, 1000);if (nfd < 0){printf("epoll_wait error, exit\n");break; // 退出while循環，直接return}// 至此， if (nfd > 0) 進入回調函數，accpet 獲得 cfd ，cfd 設置非阻塞，cfd 上樹，監聽cfd 讀事件for (i = 0; i < nfd; i++){/*使用自定義結構體myevent_s類型指針, 接收 聯合體data的void *ptr成員*/struct myevent_s *ev = (struct myevent_s *)events[i].data.ptr;if ((events[i].events & EPOLLIN) && (ev->events & EPOLLIN)){ //讀就緒事件ev->call_back(ev->fd, events[i].events, ev->arg);}if ((events[i].events & EPOLLOUT) && (ev->events & EPOLLOUT)){ //寫就緒事件ev->call_back(ev->fd, events[i].events, ev->arg);}}}/* 退出while 釋放所有資源 */return 0; }

2、初始化監聽描述符

void initlistensocket(int efd, short port) {int lfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);fcntl(lfd, F_SETFL, O_NONBLOCK); // 將socket設為非阻塞/* void eventset(struct myevent_s *ev, int fd, void (*call_back)(int, int, void *), void *arg); */eventset(&g_events[MAX_EVENTS], lfd, acceptconn, &g_events[MAX_EVENTS]);// 初始化結構體 /* void eventadd(int efd, int events, struct myevent_s *ev) */eventadd(efd, EPOLLIN, &g_events[MAX_EVENTS]); // 跳轉// 至此，lfd 已經 添加到紅黑樹上，并監聽其讀事件struct sockaddr_in sin;memset(&sin, 0, sizeof(sin)); //bzero(&sin, sizeof(sin))sin.sin_family = AF_INET;sin.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;sin.sin_port = htons(port);bind(lfd, (struct sockaddr *)&sin, sizeof(sin));listen(lfd, 20);return ; }

3、初始化結構體

void eventset(struct myevent_s *ev, int fd, void (*call_back)(int, int, void *), void *arg) {ev->fd = fd;ev->call_back = call_back;ev->events = 0;ev->arg = arg;ev->status = 0;memset(ev->buf, 0, sizeof(ev->buf));ev->len = 0;ev->last_active = time(NULL); // 調用eventset函數的時間return; }

4、在紅黑樹上監聽文件描述符

void eventadd(int efd, int events, struct myevent_s *ev) {struct epoll_event epv = {0, {0}};int op;epv.data.ptr = ev;epv.events = ev->events = events; // EPOLLIN 或 EPOLLOUTif (ev->status == 1) {// 已經在紅黑樹 g_efd 里op = EPOLL_CTL_MOD; // 修改其屬性}else { // 不在紅黑樹里op = EPOLL_CTL_ADD; // 將其加入紅黑樹 g_efd, 并將status置1ev->status = 1;}if (epoll_ctl(efd, op, ev->fd, &epv) < 0) // 實際 添加 / 修改printf("event add failed [fd=%d], events[%d]\n", ev->fd, events);elseprintf("event add OK [fd=%d], op=%d, events[%0X]\n", ev->fd, op, events);return ; }

5、回調函數

/* 當有文件描述符就緒, epoll返回, 調用該函數 與客戶端建立鏈接 */ void acceptconn(int lfd, int events, void *arg) {struct sockaddr_in cin;socklen_t len = sizeof(cin);int cfd, i;if ((cfd = accept(lfd, (struct sockaddr *)&cin, &len)) == -1) {if (errno != EAGAIN && errno != EINTR) {/* 暫時不做出錯處理 */}printf("%s: accept, %s\n", __func__, strerror(errno));return ;}do {for (i = 0; i < MAX_EVENTS; i++) // 從全局數組 g_events 中找一個空閑元素if (g_events[i].status == 0) // 類似于 select 中找值為-1的元素break; // 跳出 forif (i == MAX_EVENTS) {printf("%s: max connect limit[%d]\n", __func__, MAX_EVENTS);break; // 跳出do while(0) 不執行后續代碼}int flag = 0;if ((flag = fcntl(cfd, F_SETFL, O_NONBLOCK)) < 0) //將cfd也設置為非阻塞{printf("%s: fcntl nonblocking failed, %s\n", __func__, strerror(errno));break;}/* 給cfd設置一個 myevent_s 結構體, 回調函數 設置為 recvdata */eventset(&g_events[i], cfd, recvdata, &g_events[i]);eventadd(g_efd, EPOLLIN, &g_events[i]); // 將cfd添加到紅黑樹g_efd中,監聽讀事件} while(0);printf("new connect [%s:%d][time:%ld], pos[%d]\n",inet_ntoa(cin.sin_addr), ntohs(cin.sin_port), g_events[i].last_active, i);return ; }

6、讀事件回調函數

void recvdata(int fd, int events, void *arg) {struct myevent_s *ev = (struct myevent_s *)arg;int len;len = recv(fd, ev->buf, sizeof(ev->buf), 0); //讀文件描述符, 數據存入myevent_s成員buf中eventdel(g_efd, ev); //將該節點從紅黑樹上摘除if (len > 0) {ev->len = len;ev->buf[len] = '\0'; //手動添加字符串結束標記printf("C[%d]:%s\n", fd, ev->buf);eventset(ev, fd, senddata, ev); //設置該 fd 對應的回調函數為 senddataeventadd(g_efd, EPOLLOUT, ev); //將fd加入紅黑樹g_efd中,監聽其寫事件} else if (len == 0) {close(ev->fd);/* ev-g_events 地址相減得到偏移元素位置 */printf("[fd=%d] pos[%ld], closed\n", fd, ev-g_events);} else {close(ev->fd);printf("recv[fd=%d] error[%d]:%s\n", fd, errno, strerror(errno));}return; }

7、寫事件的回調函數

void senddata(int fd, int events, void *arg) {struct myevent_s *ev = (struct myevent_s *)arg;int len;len = send(fd, ev->buf, ev->len, 0); //直接將數據 回寫給客戶端。未作處理/*printf("fd=%d\tev->buf=%s\ttev->len=%d\n", fd, ev->buf, ev->len);printf("send len = %d\n", len);*/if (len > 0) {printf("send[fd=%d], [%d]%s\n", fd, len, ev->buf);eventdel(g_efd, ev); // 從紅黑樹g_efd中移除eventset(ev, fd, recvdata, ev); // 將該fd的 回調函數改為 recvdataeventadd(g_efd, EPOLLIN, ev); // 從新添加到紅黑樹上， 設為監聽讀事件}else {close(ev->fd); // 關閉鏈接eventdel(g_efd, ev); // 從紅黑樹g_efd中移除printf("send[fd=%d] error %s\n", fd, strerror(errno));}return ; }

總結

以上是生活随笔為你收集整理的epoll反应堆的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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