linux下编程epoll实现将GPS定位信息上报到服务器
来源：互联网 发布：mac怎么从b站下视频 编辑：程序博客网 时间：2024/05/17 23:43
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操作系统：CentOS
开发板：fl2440
开发模块：A7(GPS/GPRS),RT3070(无线网卡)
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前言：本博文实现的功能是：fl2440开发板运行客户端程序,将GPS的定位信息通过串口读取出来，然后将定位信息发送到服务器上。
（当然服务器上跑的是自己编写的服务器端程序）这个就有点类似共享单车上面装的GPS定位系统，然后公司就可以根据其共享单车的地理位置信息进行定位管理。不过我这个只是一个小程序，功能比较单一，只是初步学习网络socket编程，不敢妄加定论，如有不对的地方，谢请指正。
对于初次学习网络socket编程的人来说，了解epoll的原理是必要的，网上有大量文章介绍epoll的原理以及它的用法，所以本文不做过多的赘述，只是简单的分析。
1.什么是epoll?
我的理解是：epoll是linux网络编程多路复用中的一种新的事件触发机制，相比于select，epoll最大的好处在于它不会随着监听fd数目的增长而降低效率，不过实现的原理大致相同，都是通过监听客户端套接字fd,也就是如果有多个客户端程序连接服务器，然后服务器端就将监听到的套接字fd存放在一个集合里，如果发现客户端套接字fd发生可读，可写,以及错误事件时，服务器端就进行相应的处理。不过epoll与poll及select不同的是，epoll采用的是基于事件的就绪通知方式。
在select/poll中，进程只有在调用一定的函数后，内核才对所有监视的文件描述符进行扫描，而epoll事先通过epoll_ctl()来注册一个文件描述符，一旦基于某个文件描述符就绪时，内核会采用类似callback的回调机制，迅速激活这个文件描述符，当进程调用epoll_wait()时便得到通知。
epoll实现一共就三个函数：
(1). int epoll_create(int size);
创建一个epoll的句柄，size用来告诉内核这个监听的数目一共有多大。这个参数不同于select()中的第一个参数，给出最大监听的fd+1的值。需要注意的是，当创建好epoll句柄后，它就会占用一个fd值，在linux下如果查看/proc/进程id/fd/，是能够看到这个fd的，所以在使用完epoll后，必须调用close()关闭，否则可能导致fd被耗尽。
(2).int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event);
epoll的事件注册函数，它不同与select()是在监听事件时告诉内核要监听什么类型的事件，而是在这里先注册要监听的事件类型。第一个参数是epoll_create()的返回值，第二个参数表示动作，用三个宏来表示：
EPOLL_CTL_ADD：注册新的fd到epfd中；
EPOLL_CTL_MOD：修改已经注册的fd的监听事件；
EPOLL_CTL_DEL：从epfd中删除一个fd；
第三个参数是需要监听的fd，第四个参数是告诉内核需要监听什么事.
struct epoll_event结构如下：
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 */
};
events可以是以下几个宏的集合：
EPOLLIN ：表示对应的文件描述符可以读（包括对端SOCKET正常关闭）；
EPOLLOUT：表示对应的文件描述符可以写；
EPOLLPRI：表示对应的文件描述符有紧急的数据可读（这里应该表示有带外数据到来）；
EPOLLERR：表示对应的文件描述符发生错误；
EPOLLHUP：表示对应的文件描述符被挂断；
EPOLLET： 将EPOLL设为边缘触发(Edge Triggered)模式，这是相对于水平触发(Level Triggered)来说的。
EPOLLONESHOT：只监听一次事件，当监听完这次事件之后，如果还需要继续监听这个socket的话，需要再次把这个socket加入到EPOLL队列里.
(3).int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event * events, int maxevents, int timeout);
等待事件的产生，类似于select()调用。参数events用来从内核得到事件的集合，maxevents告之内核这个events有多大，这个 maxevents的值不能大于创建epoll_create()时的size，参数timeout是超时时间（毫秒，0会立即返回，-1将不确定，也有说法说是永久阻塞）。该函数返回需要处理的事件数目，如返回0表示已超时。
2.如何使用epoll?
通过在包含一个头文件#include <sys/epoll.h> 以及几个简单的API将可以大大的提高你的网络服务器的支持人数。
首先通过create_epoll(int maxfds)来创建一个epoll的句柄，其中maxfds为你epoll所支持的最大句柄数。
这个函数会返回一个新的epoll句柄，之后的所有操作将通过这个句柄来进行操作。在用完之后，记得用close()来关闭这个创建出来的epoll句柄。
之后在你的网络主循环里面，每一帧的调用epoll_wait(int epfd, epoll_event events, int max events, int timeout)来查询所有的网络接口，看哪一个可以读
哪一个可以写了。基本的语法为：
nfds = epoll_wait(kdpfd, events, maxevents, -1);
其中kdpfd为用epoll_create创建之后的句柄，events是一个epoll_event*的指针，当epoll_wait这个函数操作成功之后，epoll_events里面将储存所有的读写
件。max_events是当前需要监听的所有socket句柄数。最后一个timeout是 epoll_wait的超时，为0的时候表示马上返回，为-1的时候表示一直等下去，直到有事件
围，为任意正整数的时候表示等这么长的时间，如果一直没有事件，则返回。一般如果网络主循环是单独的线程的话，可以用-1来等，这样可以保证一些效率，如果是和主
辑在同一个线程的话，则可以用0来保证主循环的效率。epoll_wait返回之后应该是一个循环，遍利所有的事件。
epoll简单分析之后，进入正题：
/********************************************************************************* * Copyright: (C) 2017 zoulei * All rights reserved. * * Filename: client.c * Description: This file * * Version: 1.0.0(2017年06月21日) * Author: zoulei <zoulei121@gmail.com> * ChangeLog: 1, Release initial version on "2017年06月21日 19时17分40秒" * ********************************************************************************/#include <sys/types.h>#include <sys/stat.h>#include <fcntl.h>#include <stdio.h>#include <string.h>#include <sys/types.h>#include <sys/socket.h>#include <arpa/inet.h>#include <unistd.h>#include <netinet/in.h>#include <errno.h>#include <stdlib.h>#include "gps.h"#define GPS_LEN 1024#define PORT 9997int set_serial(int fd,int nSpeed, int nBits, char nEvent, int nStop);int main (int argc, char **argv){ int fd=0; int n=0; int i=0; int sockfd; int rec_len; GPRMC gprmc; char sendbuf[1024] ; char buff[GPS_LEN]; char *str=NULL; char *dev_name="/dev/ttyUSB0"; struct sockaddr_in servaddr; /*打开"/dev/ttyUSB0"设备*/ if((fd=open(dev_name,O_RDWR|O_NOCTTY|O_NDELAY))<0) { perror("Can't Open the ttyUSB0 Serial Port"); return -1; } set_serial( fd,9600,8,'N',1);//串口配置函数 /* 判断命令端输入的参数是否正确 */ if( argc != 2) { printf("usage: ./client <ipaddress>\n"); exit(0); } /* 创建客户端套接字--IPv4协议，面向连接通信，TCP协议*/ if(( sockfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0))<0) { perror("socket"); exit(0); } /* 初始化 */ memset(&servaddr,0,sizeof(servaddr)); /* 数据初始化-清零 */ servaddr.sin_family = AF_INET; /* 设置IPv4通信 */ servaddr.sin_port = htons(PORT);/* 设置服务器端口号 */ /* IP地址转换函数，将点分十进制转换为二进制 */ if( inet_pton(AF_INET, argv[1], &servaddr.sin_addr) <= 0) { printf("inet_pton error for %s\n",argv[1]); exit(0); } /* 将套接字绑定到服务器的网络地址上*/ if( connect( sockfd, (struct sockaddr *)&servaddr, sizeof(servaddr))<0) { perror("connected failed"); exit(0); } while(1) { sleep(2); /*读串口设备获取GPS定位信息*/ if((n=read(fd,buff,sizeof(buff)))<0) { perror("read error"); return -1; } /*将GPS定位信息发送到服务器端*/ if(send(sockfd,buff,strlen(buff),0)< 0 ) { printf("send the gps datas error:%s(errno: %d)\n", strerror(errno), errno); exit(0); } printf("read buff:%s\n",buff); } close(sockfd); close(fd); return 0;}CC=/opt/buildroot-2012.08/arm920t/usr/bin/arm-linux-gccobjs=uart1.o client.osrcs=uart1.c client.cclient_test: $(objs) $(CC) -o client_test $(objs) @make cleanclient.o: $(srcs) gps.h $(CC) -c $(srcs)uart1.o: uart1.c $(CC) -c uart1.cclean: rm *.omake编译之后生成client_test可执行文件，然后将其烧录到开发板。赋予可执行，可读，可写权限。
/********************************************************************************* * Copyright: (C) 2017 zoulei. * All rights reserved. * * Filename: sev.c * Description: This file * * Version: 1.0.0(06/22/2017) * Author: zoulei <zoulei121@gmail.com> * ChangeLog: 1, Release initial version on "06/22/2017 11:25:16 AM" * ********************************************************************************/#include <string.h> #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <unistd.h> #include <sys/select.h> #include <sys/time.h> #include <sys/socket.h> #include <netinet/in.h> #include <arpa/inet.h> #include <sys/epoll.h> #include <errno.h> #define OPEN_MAX 100typedef unsigned int UINT;typedef int BYTE;typedef struct __gprmc__{ UINT time;/* gps定位时间 */ char pos_state;/*gps状态位*/ float latitude;/*纬度 */ float longitude;/* 经度 */ float speed; /* 速度 */ float direction;/*航向 */ UINT date; /*日期 */ float declination; /* 磁偏角 */ char dd; char mode;/* GPS模式位 */}GPRMC;int gps_analyse (char *buff,GPRMC *gps_data){ char *ptr=NULL; if(gps_data==NULL) { return -1; } if(strlen(buff)<10) { return -1; } if(NULL==(ptr=strstr(buff,"$GPRMC"))) { return -1; } sscanf(ptr,"$GPRMC,%d.000,%c,%f,N,%f,E,%f,%f,%d,,,%c*",&(gps_data->time),&(gps_data->pos_state),&(gps_data->latitude),&(gps_data->longitude),&(gps_data->speed),&(gps_data->direction),&(gps_data->date),&(gps_data->mode)); return 0;}int print_gps (GPRMC *gps_data){ printf(" \n"); printf(" \n"); printf("===========================================================\n"); printf("== 全球GPS定位导航模块 ==\n"); printf("== Author：zoulei ==\n"); printf("== Email：zoulei121@gmail.com ==\n"); printf("== Platform：fl2440 ==\n"); printf("===========================================================\n"); printf(" \n"); printf("===========================================================\n"); printf("== GPS state bit : %c [A:有效状态 V:无效状态] \n",gps_data->pos_state); printf("== GPS mode bit : %c [A:自主定位 D:差分定位] \n", gps_data->mode); printf("== Date : 20%02d-%02d-%02d \n",gps_data->date%100,(gps_data->date%10000)/100,gps_data->date/10000); printf("== Time : %02d:%02d:%02d \n",(gps_data->time/10000+8)%24,(gps_data->time%10000)/100,gps_data->time%100); printf("== 纬度 : 北纬:%d度%d分%d秒 \n", ((int)gps_data->latitude) / 100, (int)(gps_data->latitude - ((int)gps_data->latitude / 100 * 100)), (int)(((gps_data->latitude - ((int)gps_data->latitude / 100 * 100)) - ((int)gps_data->latitude - ((int)gps_data->latitude / 100 * 100))) * 60.0)); printf("== 经度 : 东经:%d度%d分%d秒 \n", ((int)gps_data->longitude) / 100, (int)(gps_data->longitude - ((int)gps_data->longitude / 100 * 100)), (int)(((gps_data->longitude - ((int)gps_data->longitude / 100 * 100)) - ((int)gps_data->longitude - ((int)gps_data->longitude / 100 * 100))) * 60.0)); printf("== 速度 : %.3f m/s \n",gps_data->speed); printf("== \n"); printf("============================================================\n"); return 0;}int main(int argc, char *argv[]) { int max = 0 ; int i = 0 ; int len = 0 ; int sockfd ; int epfd ; int connfd ; int ret ; int fd[OPEN_MAX]; char buff[512]; GPRMC gprmc; struct epoll_event event; // 告诉内核要监听什么事件 struct epoll_event wait_event; //内核监听完的结果 struct sockaddr_in server_addr; /* AF_INET 表示采用TCP/IP协议族 SOCK_STREAM 表示采用TCP协议 */ if(( sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0))<0) { perror("creat socket error"); return -1; } memset(&server_addr,0,sizeof(server_addr)); server_addr.sin_family = AF_INET; server_addr.sin_port = htons(9997); server_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); /* 将socket绑定到某个IP和端口（IP标识主机，端口标识通信进程） */ if(( bind(sockfd, (struct sockaddr *)&server_addr, sizeof(server_addr)))<0) { perror("bind error"); return -1; } /* 将socket设置为监听模式，10表示等待连接队列的最大长度 */ if( listen(sockfd, 10) < 0) { perror("listen error"); return -1; } memset(fd,-1, sizeof(fd)); fd[0] = sockfd; epfd = epoll_create(10); // 创建一个 epoll 的句柄，参数要大于 0， 不然没有太大意义 if( -1 == epfd ) { perror ("epoll_create error"); return -1; } event.data.fd = sockfd; //监听套接字 event.events = EPOLLIN; // 表示对应的文件描述符可以读 /*事件注册函数，将监听套接字描述符 sockfd 加入监听事件 */ if(( ret = epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, sockfd, &event)) == -1) { perror("epoll_ctl"); return -1; } while(1) { /* 监视并等待多个文件描述符的属性变化（是否可读） 没有属性变化，这个函数会阻塞，直到有变化才往下执行，这里没有设置超时.*/ ret = epoll_wait(epfd, &wait_event, max+1, -1); /*监测sockfd(监听套接字)是否存在连接 */ if(( sockfd == wait_event.data.fd ) && ( EPOLLIN == wait_event.events & EPOLLIN )) { struct sockaddr_in cli_addr; int clilen = sizeof(cli_addr); /* 从tcp完成连接中提取客户端*/ if(( connfd = accept(sockfd, (struct sockaddr *)&cli_addr, &clilen)) < 0) { perror("accept faild"); return -1; } /* 将提取到的connfd放入fd数组中，以便下面轮询客户端套接字 */ for(i=1; i<OPEN_MAX; i++) { if(fd[i] < 0) { fd[i] = connfd; event.data.fd = connfd; //监听套接字 event.events = EPOLLIN; // 表示对应的文件描述符可以读 /* 事件注册函数，将监听套接字描述符 connfd 加入监听事件 */ ret = epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, connfd, &event); if(-1 == ret) { perror("epoll_ctl"); return -1; } break; } } /* max更新 */ if(i > max) max = i; /* 如果没有就绪的描述符，就继续epoll监测，否则继续向下看*/ if(--ret <= 0) continue; } for(i=1; i<=max; i++) { if(fd[i] < 0) continue; if(( fd[i] == wait_event.data.fd ) && ( EPOLLIN == wait_event.events & (EPOLLIN|EPOLLERR) )) { /*接受客户端数据 */ if((len = recv(fd[i], buff, sizeof(buff), 0)) < 0) { if(errno == ECONNRESET)//tcp连接超时、RST { close(fd[i]); fd[i] = -1; } else perror("read error:"); } else if(len == 0)//客户端关闭连接 { close(fd[i]); fd[i] = -1; } else //正常接收到客户端的数据 buff[len]='\0'; printf("receive the data：%s \n",buff); memset(&gprmc, 0 , sizeof(gprmc)); gps_analyse(buff,&gprmc); print_gps(&gprmc); /*所有的就绪描述符处理完了，就退出当前的for循环，继续epoll监测 */ if(--ret <= 0) break; } } } close(sockfd); close(epfd); return 0; }测试结果：
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