使用epoll实现TCP多路复用

来源：互联网发布：大连知润科技编辑：程序博客网时间：2024/06/11 14:55

epoll极简介绍

关于epoll的详细介绍，已经有较多文章可以参考，例如这篇文章介绍就比较详细：
http://blog.chinaunix.net/uid-24517549-id-4051156.html
epoll编程的接口：
- epoll_create 创建一个epoll内核对象，返回指向该对象的fd
- epoll_ctl 往epoll中添加、删除、修改需要监控的套接字
- epoll_wait 等待epoll中的套接字产生可读、可写、异常消息
使用epoll时有如下应该注意的地方：
- 确保被epoll的套接字必须是非阻塞的
- 读取可读的TCP套接字时，需要在循环中读取多次，直到返回值为-1且errno为EAGAIN为止，因为只有这种情况才说明可读的数据已经全部读完了
- 已经出错或断开连接的fd需要及时从epoll中删除掉，然后close fd

如下代码是使用epoll实现的多路复用TCP的简单Server及其测试客户端：

/****************************************************************************** * 文件名称：TestEpoll.cpp * 文件描述：Epoll测试服务器端 * 创建日期：2015-04-09 * 作    者：casheywen ******************************************************************************/#include <iostream>using namespace std;#include <errno.h>#include <sys/types.h>#include <sys/socket.h>#include <sys/epoll.h>#include <arpa/inet.h>#include <unistd.h>#include <fcntl.h>#define LOG_ERR(fmt, args...) fprintf(stderr, "%d|"fmt"\n", __LINE__, ##args)#define LOG_INFO(fmt, args...) fprintf(stdout, "%d|"fmt"\n", __LINE__, ##args)int CreateListenFd(const char *pszIP, uint16_t usPort){    struct sockaddr_in stAddr;    stAddr.sin_family = AF_INET;    stAddr.sin_port = htons(usPort);    stAddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(pszIP);    socklen_t nAddrLen = sizeof(struct sockaddr_in);    int iFd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);    if (iFd < 0)    {        LOG_ERR("create socket fail: %s", strerror(errno));         return -1;    }    if (0 > bind(iFd, (struct sockaddr *)&stAddr, nAddrLen))    {        LOG_ERR("bind fail: %s", strerror(errno));        return -1;    }    if (0 > listen(iFd, 64))    {        LOG_ERR("listen fail: %s", strerror(errno));        return -1;    }    LOG_INFO("Listening: %s:%hu, fd=%d", pszIP, usPort, iFd);    return iFd;}bool SetSockNonBlock(int iSockfd){    int iRet = fcntl(iSockfd, F_GETFL, 0);    if (-1 == iRet)    {        return false;        }    if (-1 == fcntl(iSockfd, F_SETFL, iRet | O_NONBLOCK))    {        return false;    }    return true;}int main(){    int iEpollFd = epoll_create(100);    // 100为预估需要epoll的fd数量    if (iEpollFd < 0)    {        LOG_ERR("epoll_create fail: %s");        return 1;    }    int iListenFd = CreateListenFd("0.0.0.0", 12333);    if (iListenFd < 0)    {        LOG_ERR("CreateListenFd Fail");        return 1;    }    if (!SetSockNonBlock(iListenFd))    // 确保socket为非阻塞状态    {        LOG_ERR("SetSockNonBlock Fail: %s", strerror(errno));        return 1;    }    struct epoll_event ev, events[20];    ev.events = EPOLLIN;    ev.data.fd = iListenFd;    // 将监听的socket加入epoll    int iRet = epoll_ctl(iEpollFd, EPOLL_CTL_ADD, iListenFd, &ev);    if (iRet < 0)    {        LOG_ERR("epoll_ctl fail: %s", strerror(errno));         return 1;    }    while (true)     {        iRet = epoll_wait(iEpollFd, events, 20, -1);    // 最后的-1表示超时时间无穷大        if (iRet < 0)        {            if (errno == EINTR)            {                LOG_ERR("Interrupted, quit.");            }            else            {                LOG_ERR("epoll_wait fail: %s", strerror(errno));             }            return 1;        }        int iEvents = iRet;        for (int i = 0; i < iEvents; i++)        {            // 对于监听状态中的套接字，可读意味着有新的连接            if (events[i].data.fd == iListenFd)            {                struct sockaddr_in stClientAddr;                socklen_t nAddrLen = sizeof(stClientAddr);                memset(&stClientAddr, 0, sizeof(stClientAddr));                int iClientFd = accept(iListenFd, (struct sockaddr *)&stClientAddr, &nAddrLen);                if (iClientFd < 0)                {                    LOG_ERR("accept fail: %s", strerror(errno));                    return 1;                }                if (!SetSockNonBlock(iClientFd))    // 将新连接的套接字设置为非阻塞                {                    LOG_ERR("SetSockNonBlock Fail: fd=%d %s", iClientFd, strerror(errno));                    return 1;                }                LOG_INFO("Connected:%s:%hu, fd=%d", inet_ntoa(stClientAddr.sin_addr), htons(stClientAddr.sin_port), iClientFd);                ev.events = EPOLLIN;                ev.data.fd = iClientFd;                // 将连接的fd加入epoll                int iRet = epoll_ctl(iEpollFd, EPOLL_CTL_ADD, iClientFd, &ev);                if (iRet < 0)                {                    LOG_ERR("epoll_ctl fail: %s", strerror(errno));                     return 1;                }            }            else   // 对于客户端连接可读的情况            {                int iClientFd = events[i].data.fd;                static char s_acBuf[10 * 1024] = {0};                int iTotal = 0;                do                {                    iRet = recv(iClientFd, &s_acBuf[iTotal], sizeof(s_acBuf) - iTotal, 0);                    if (iRet > 0)                    {                        iTotal += iRet;                    }                    else if (iRet < 0 && errno == EAGAIN)                    {                        LOG_INFO("Total: %d Bytes, [%s]", iTotal, s_acBuf);                        break;                    }                    else                    {                        if (iRet == 0)    // 连接已经断开                        {                            LOG_INFO("Disconnected: fd=%d", iClientFd);                        }                        else // iRet < 0 出现错误                        {                            LOG_INFO("recv fail: fd=%d %s", iClientFd, strerror(errno));                        }                        // 将出错或断开连接的fd从epoll中去掉                        int iRet = epoll_ctl(iEpollFd, EPOLL_CTL_DEL, iClientFd, NULL);                        if (iRet < 0)                        {                            LOG_ERR("epoll_ctl fail: %s", strerror(errno));                             return 1;                        }                        close(iClientFd);                        break;                    }                } while (iTotal < sizeof(s_acBuf));            }        }    }    return 0;}

/****************************************************************************** * 文件名称：TcpClient.cpp * 文件描述：Epoll测试客户端 * 创建日期：2015-04-09 * 作    者：casheywen ******************************************************************************/#include <iostream>using namespace std;#include <errno.h>#include <sys/types.h>#include <sys/socket.h>#include <arpa/inet.h>#include <signal.h>#define LOG_ERR(fmt, args...) fprintf(stderr, "%d|"fmt"\n", __LINE__, ##args)#define LOG_INFO(fmt, args...) fprintf(stdout, "%d|"fmt"\n", __LINE__, ##args)void SigPipeHandler(int iSigno){    LOG_ERR("SigPipe received");    exit(1);}bool ConnectTcpSocket(int iFd, const char *pszIP, uint16_t usPort){    struct sockaddr_in stAddr;    memset(&stAddr, 0, sizeof(stAddr));    stAddr.sin_family = AF_INET;    inet_aton(pszIP, &stAddr.sin_addr);    stAddr.sin_port = htons(usPort);    int iRet = connect(iFd, (struct sockaddr *)&stAddr, sizeof(stAddr));    if (iRet < 0)    {        LOG_ERR("Connect Fail: %s", strerror(errno));        return false;    }    return true;}int main(){    int iFd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);    if (iFd < 0)    {        LOG_ERR("Create Socket Fail: %s", strerror(errno));        return 1;    }    if (!ConnectTcpSocket(iFd, "127.0.0.1", 12333))    {        LOG_ERR("ConnectUnixSocket Fail");        return 1;    }    LOG_INFO("Connect Success");    if (SIG_ERR == signal(SIGPIPE, SigPipeHandler))    // 当连接中断时调用write函数会收到SIGPIPE信号    {        LOG_ERR("Signal Fail: %s", strerror(errno));        return 1;    }    char szContent[4096];    ssize_t nWrite = 0;    while (cin >> szContent)    {        nWrite = write(iFd, szContent, strlen(szContent));        if (nWrite < 0)        {            LOG_ERR("write Fail: %s", strerror(errno));            return 1;        }    }    return 0;}

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