处理大并发之一 对epoll的理解,epoll客户端服务端代码
http://blog.csdn.net/zhuxiaoping54532/article/details/56494313
处理大并发之一
对epoll的理解,epoll客户端服务端代码
序言:
基础资料:
关于具体的说明可以参考网上资料,我这里罗列下epoll相对于其他多路复用机制(select,poll)的优点吧:
2. IO效率不随FD数目增加而线性下降,传统的select/poll每次调用都会线性扫描全部的集合,导致效率呈现线性下降。
3. 每次在调用开始时,要把当前进程放入各个文件描述符的等待队列。在调用结束后,又把进程从各个等待队列中删除。
分析libevent的时候,发现一个博客介绍epoll的不错,网址是:http://blog.csdn.net/sparkliang/article/details/4770655
typedef union epoll_data {
void *ptr;
int fd;
__uint32_t u32;
__uint64_t u64;
} epoll_data_t;
- 1. int epoll_create(int size);
- 2. int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event);
- 3. int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event *events,int maxevents, int timeout);
详解:
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。需要注意的是,当创建好epoll句柄后,它就是会占用一个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
3. int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event *events,int maxevents, int timeout);
等待事件的产生,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。
资料总结这么多,其实都是一些理论,关键还在于代码,下面附上我使用epoll开发的服务端和客户端,该代码我会上传到我的资源里,可以免费下载。链接:
如果代码有bug,可以告诉我。
程序demo
我想实现的是客户端和服务端并发的程序,客户端通过配置并发数,说明有多少个用户去连接服务端。
客户端会发送消息:"Client: i send message Hello Server!”,其中i表示哪一个客户端;收到消息:"Recv Server Msg Content:%s\n"。
发送:Client: 1 send message "Hello Server!"
接收:Recv Derver Msg Content:Hello, client fd: 6
接收:Terminal Received Msg Content:Client: 1 send message "Hello Server!"
- cepollserver.h
- #ifndef C_EPOLL_SERVER_H
- #define C_EPOLL_SERVER_H
- #include <sys/epoll.h>
- #include <sys/socket.h>
- #include <netinet/in.h>
- #include <fcntl.h>
- #include <arpa/inet.h>
- #include <stdio.h>
- #include <stdlib.h>
- #include <iostream>
- #include <pthread.h>
- #define _MAX_SOCKFD_COUNT 65535
- class CEpollServer
- {
- public:
- CEpollServer();
- ~CEpollServer();
- bool InitServer(const char* chIp, int iPort);
- void Listen();
- static void ListenThread( void* lpVoid );
- void Run();
- private:
- int m_iEpollFd;
- int m_isock;
- pthread_t m_ListenThreadId;// 监听线程句柄
- };
- #endif
cepollserver.cpp
- #include "cepollserver.h"
- using namespace std;
- CEpollServer::CEpollServer()
- {
- }
- CEpollServer::~CEpollServer()
- {
- close(m_isock);
- }
- bool CEpollServer::InitServer(const char* pIp, int iPort)
- {
- m_iEpollFd = epoll_create(_MAX_SOCKFD_COUNT);
- //设置非阻塞模式
- int opts = O_NONBLOCK;
- if(fcntl(m_iEpollFd,F_SETFL,opts)<0)
- {
- printf("设置非阻塞模式失败!\n");
- return false;
- }
- m_isock = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
- if ( 0 > m_isock )
- {
- printf("socket error!\n");
- return false;
- }
- sockaddr_in listen_addr;
- listen_addr.sin_family=AF_INET;
- listen_addr.sin_port=htons ( iPort );
- listen_addr.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY);
- listen_addr.sin_addr.s_addr=inet_addr(pIp);
- int ireuseadd_on = 1;//支持端口复用
- setsockopt(m_isock, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &ireuseadd_on, sizeof(ireuseadd_on) );
- if ( bind ( m_isock, ( sockaddr * ) &listen_addr,sizeof ( listen_addr ) ) !=0 )
- {
- printf("bind error\n");
- return false;
- }
- if ( listen ( m_isock, 20) <0 )
- {
- printf("listen error!\n");
- return false;
- }
- else
- {
- printf("服务端监听中...\n");
- }
- // 监听线程,此线程负责接收客户端连接,加入到epoll中
- if ( pthread_create( &m_ListenThreadId, 0, ( void * ( * ) ( void * ) ) ListenThread, this ) != 0 )
- {
- printf("Server 监听线程创建失败!!!");
- return false;
- }
- }
- // 监听线程
- void CEpollServer::ListenThread( void* lpVoid )
- {
- CEpollServer *pTerminalServer = (CEpollServer*)lpVoid;
- sockaddr_in remote_addr;
- int len = sizeof (remote_addr);
- while ( true )
- {
- int client_socket = accept (pTerminalServer->m_isock, ( sockaddr * ) &remote_addr,(socklen_t*)&len );
- if ( client_socket < 0 )
- {
- printf("Server Accept失败!, client_socket: %d\n", client_socket);
- continue;
- }
- else
- {
- struct epoll_event ev;
- ev.events = EPOLLIN | EPOLLERR | EPOLLHUP;
- ev.data.fd = client_socket; //记录socket句柄
- epoll_ctl(pTerminalServer->m_iEpollFd, EPOLL_CTL_ADD, client_socket, &ev);
- }
- }
- }
- void CEpollServer::Run()
- {
- while ( true )
- {
- struct epoll_event events[_MAX_SOCKFD_COUNT];
- int nfds = epoll_wait( m_iEpollFd, events, _MAX_SOCKFD_COUNT, -1 );
- for (int i = 0; i < nfds; i++)
- {
- int client_socket = events[i].data.fd;
- char buffer[1024];//每次收发的字节数小于1024字节
- memset(buffer, 0, 1024);
- if (events[i].events & EPOLLIN)//监听到读事件,接收数据
- {
- int rev_size = recv(events[i].data.fd,buffer, 1024,0);
- if( rev_size <= 0 )
- {
- cout << "recv error: recv size: " << rev_size << endl;
- struct epoll_event event_del;
- event_del.data.fd = events[i].data.fd;
- event_del.events = 0;
- epoll_ctl(m_iEpollFd, EPOLL_CTL_DEL, event_del.data.fd, &event_del);
- }
- else
- {
- printf("Terminal Received Msg Content:%s\n",buffer);
- struct epoll_event ev;
- ev.events = EPOLLOUT | EPOLLERR | EPOLLHUP;
- ev.data.fd = client_socket; //记录socket句柄
- epoll_ctl(m_iEpollFd, EPOLL_CTL_MOD, client_socket, &ev);
- }
- }
- else if(events[i].events & EPOLLOUT)//监听到写事件,发送数据
- {
- char sendbuff[1024];
- sprintf(sendbuff, "Hello, client fd: %d\n", client_socket);
- int sendsize = send(client_socket, sendbuff, strlen(sendbuff)+1, MSG_NOSIGNAL);
- if(sendsize <= 0)
- {
- struct epoll_event event_del;
- event_del.data.fd = events[i].data.fd;
- event_del.events = 0;
- epoll_ctl(m_iEpollFd, EPOLL_CTL_DEL, event_del.data.fd, &event_del);
- }
- else
- {
- printf("Server reply msg ok! buffer: %s\n", sendbuff);
- struct epoll_event ev;
- ev.events = EPOLLIN | EPOLLERR | EPOLLHUP;
- ev.data.fd = client_socket; //记录socket句柄
- epoll_ctl(m_iEpollFd, EPOLL_CTL_MOD, client_socket, &ev);
- }
- }
- else
- {
- cout << "EPOLL ERROR\n" <<endl;
- epoll_ctl(m_iEpollFd, EPOLL_CTL_DEL, events[i].data.fd, &events[i]);
- }
- }
- }
- }
main.cpp
- #include <iostream>
- #include "cepollserver.h"
- using namespace std;
- int main()
- {
- CEpollServer theApp;
- theApp.InitServer("127.0.0.1", 8000);
- theApp.Run();
- return 0;
- }
客户端代码:
说明:测试是两个并发进行测试,每一个客户端都是一个长连接。代码中在连接服务器(ConnectToServer)时将用户ID和socketid关联起来。用户ID和socketid是一一对应的关系。
cepollclient.h
- #ifndef _DEFINE_EPOLLCLIENT_H_
- #define _DEFINE_EPOLLCLIENT_H_
- #define _MAX_SOCKFD_COUNT 65535
- #include<iostream>
- #include <sys/epoll.h>
- #include <sys/socket.h>
- #include <netinet/in.h>
- #include <fcntl.h>
- #include <arpa/inet.h>
- #include <errno.h>
- #include <sys/ioctl.h>
- #include <sys/time.h>
- #include <string>
- using namespace std;
- /**
- * @brief 用户状态
- */
- typedef enum _EPOLL_USER_STATUS_EM
- {
- FREE = 0,
- CONNECT_OK = 1,//连接成功
- SEND_OK = 2,//发送成功
- RECV_OK = 3,//接收成功
- }EPOLL_USER_STATUS_EM;
- /*@brief
- *@CEpollClient class 用户状态结构体
- */
- struct UserStatus
- {
- EPOLL_USER_STATUS_EM iUserStatus;//用户状态
- int iSockFd;//用户状态关联的socketfd
- char cSendbuff[1024];//发送的数据内容
- int iBuffLen;//发送数据内容的长度
- unsigned int uEpollEvents;//Epoll events
- };
- class CEpollClient
- {
- public:
- /**
- * @brief
- * 函数名:CEpollClient
- * 描述:构造函数
- * @param [in] iUserCount
- * @param [in] pIP IP地址
- * @param [in] iPort 端口号
- * @return 无返回
- */
- CEpollClient(int iUserCount, const char* pIP, int iPort);
- /**
- * @brief
- * 函数名:CEpollClient
- * 描述:析构函数
- * @return 无返回
- */
- ~CEpollClient();
- /**
- * @brief
- * 函数名:RunFun
- * 描述:对外提供的接口,运行epoll类
- * @return 无返回值
- */
- int RunFun();
- private:
- /**
- * @brief
- * 函数名:ConnectToServer
- * 描述:连接到服务器
- * @param [in] iUserId 用户ID
- * @param [in] pServerIp 连接的服务器IP
- * @param [in] uServerPort 连接的服务器端口号
- * @return 成功返回socketfd,失败返回的socketfd为-1
- */
- int ConnectToServer(int iUserId,const char *pServerIp,unsigned short uServerPort);
- /**
- * @brief
- * 函数名:SendToServerData
- * 描述:给服务器发送用户(iUserId)的数据
- * @param [in] iUserId 用户ID
- * @return 成功返回发送数据长度
- */
- int SendToServerData(int iUserId);
- /**
- * @brief
- * 函数名:RecvFromServer
- * 描述:接收用户回复消息
- * @param [in] iUserId 用户ID
- * @param [in] pRecvBuff 接收的数据内容
- * @param [in] iBuffLen 接收的数据长度
- * @return 成功返回接收的数据长度,失败返回长度为-1
- */
- int RecvFromServer(int iUserid,char *pRecvBuff,int iBuffLen);
- /**
- * @brief
- * 函数名:CloseUser
- * 描述:关闭用户
- * @param [in] iUserId 用户ID
- * @return 成功返回true
- */
- bool CloseUser(int iUserId);
- /**
- * @brief
- * 函数名:DelEpoll
- * 描述:删除epoll事件
- * @param [in] iSockFd socket FD
- * @return 成功返回true
- */
- bool DelEpoll(int iSockFd);
- private:
- int m_iUserCount;//用户数量;
- struct UserStatus *m_pAllUserStatus;//用户状态数组
- int m_iEpollFd;//需要创建epollfd
- int m_iSockFd_UserId[_MAX_SOCKFD_COUNT];//将用户ID和socketid关联起来
- int m_iPort;//端口号
- char m_ip[100];//IP地址
- };
- #endif
cepollclient.cpp
- #include "cepollclient.h"
- CEpollClient::CEpollClient(int iUserCount, const char* pIP, int iPort)
- {
- strcpy(m_ip, pIP);
- m_iPort = iPort;
- m_iUserCount = iUserCount;
- m_iEpollFd = epoll_create(_MAX_SOCKFD_COUNT);
- m_pAllUserStatus = (struct UserStatus*)malloc(iUserCount*sizeof(struct UserStatus));
- for(int iuserid=0; iuserid<iUserCount ; iuserid++)
- {
- m_pAllUserStatus[iuserid].iUserStatus = FREE;
- sprintf(m_pAllUserStatus[iuserid].cSendbuff, "Client: %d send message \"Hello Server!\"\r\n", iuserid);
- m_pAllUserStatus[iuserid].iBuffLen = strlen(m_pAllUserStatus[iuserid].cSendbuff) + 1;
- m_pAllUserStatus[iuserid].iSockFd = -1;
- }
- memset(m_iSockFd_UserId, 0xFF, sizeof(m_iSockFd_UserId));
- }
- CEpollClient::~CEpollClient()
- {
- free(m_pAllUserStatus);
- }
- int CEpollClient::ConnectToServer(int iUserId,const char *pServerIp,unsigned short uServerPort)
- {
- if( (m_pAllUserStatus[iUserId].iSockFd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0) ) < 0 )
- {
- cout <<"[CEpollClient error]: init socket fail, reason is:"<<strerror(errno)<<",errno is:"<<errno<<endl;
- m_pAllUserStatus[iUserId].iSockFd = -1;
- return m_pAllUserStatus[iUserId].iSockFd;
- }
- struct sockaddr_in addr;
- bzero(&addr, sizeof(addr));
- addr.sin_family = AF_INET;
- addr.sin_port = htons(uServerPort);
- addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(pServerIp);
- int ireuseadd_on = 1;//支持端口复用
- setsockopt(m_pAllUserStatus[iUserId].iSockFd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &ireuseadd_on, sizeof(ireuseadd_on));
- unsigned long ul = 1;
- ioctl(m_pAllUserStatus[iUserId].iSockFd, FIONBIO, &ul); //设置为非阻塞模式
- connect(m_pAllUserStatus[iUserId].iSockFd, (const sockaddr*)&addr, sizeof(addr));
- m_pAllUserStatus[iUserId].iUserStatus = CONNECT_OK;
- m_pAllUserStatus[iUserId].iSockFd = m_pAllUserStatus[iUserId].iSockFd;
- return m_pAllUserStatus[iUserId].iSockFd;
- }
- int CEpollClient::SendToServerData(int iUserId)
- {
- sleep(1);//此处控制发送频率,避免狂打日志,正常使用中需要去掉
- int isendsize = -1;
- if( CONNECT_OK == m_pAllUserStatus[iUserId].iUserStatus || RECV_OK == m_pAllUserStatus[iUserId].iUserStatus)
- {
- isendsize = send(m_pAllUserStatus[iUserId].iSockFd, m_pAllUserStatus[iUserId].cSendbuff, m_pAllUserStatus[iUserId
- ].iBuffLen, MSG_NOSIGNAL);
- if(isendsize < 0)
- {
- cout <<"[CEpollClient error]: SendToServerData, send fail, reason is:"<<strerror(errno)<<",errno is:"<<errno<
- <endl;
- }
- else
- {
- printf("[CEpollClient info]: iUserId: %d Send Msg Content:%s\n", iUserId, m_pAllUserStatus[iUserId].cSendbuff
- );
- m_pAllUserStatus[iUserId].iUserStatus = SEND_OK;
- }
- }
- return isendsize;
- }
- int CEpollClient::RecvFromServer(int iUserId,char *pRecvBuff,int iBuffLen)
- {
- int irecvsize = -1;
- if(SEND_OK == m_pAllUserStatus[iUserId].iUserStatus)
- {
- irecvsize = recv(m_pAllUserStatus[iUserId].iSockFd, pRecvBuff, iBuffLen, 0);
- if(0 > irecvsize)
- {
- cout <<"[CEpollClient error]: iUserId: " << iUserId << "RecvFromServer, recv fail, reason is:"<<strerror(errn
- o)<<",errno is:"<<errno<<endl;
- }
- else if(0 == irecvsize)
- {
- cout <<"[warning:] iUserId: "<< iUserId << "RecvFromServer, STB收到数据为0,表示对方断开连接,irecvsize:"<<ire
- cvsize<<",iSockFd:"<< m_pAllUserStatus[iUserId].iSockFd << endl;
- }
- else
- {
- printf("Recv Server Msg Content:%s\n", pRecvBuff);
- m_pAllUserStatus[iUserId].iUserStatus = RECV_OK;
- }
- }
- return irecvsize;
- }
- bool CEpollClient::CloseUser(int iUserId)
- {
- close(m_pAllUserStatus[iUserId].iSockFd);
- m_pAllUserStatus[iUserId].iUserStatus = FREE;
- m_pAllUserStatus[iUserId].iSockFd = -1;
- return true;
- }
- int CEpollClient::RunFun()
- {
- int isocketfd = -1;
- for(int iuserid=0; iuserid<m_iUserCount; iuserid++)
- {
- struct epoll_event event;
- isocketfd = ConnectToServer(iuserid, m_ip, m_iPort);
- if(isocketfd < 0)
- cout <<"[CEpollClient error]: RunFun, connect fail" <<endl;
- m_iSockFd_UserId[isocketfd] = iuserid;//将用户ID和socketid关联起来
- event.data.fd = isocketfd;
- event.events = EPOLLIN|EPOLLOUT|EPOLLERR|EPOLLHUP;
- m_pAllUserStatus[iuserid].uEpollEvents = event.events;
- epoll_ctl(m_iEpollFd, EPOLL_CTL_ADD, event.data.fd, &event);
- }
- while(1)
- {
- struct epoll_event events[_MAX_SOCKFD_COUNT];
- char buffer[1024];
- memset(buffer,0,1024);
- int nfds = epoll_wait(m_iEpollFd, events, _MAX_SOCKFD_COUNT, 100 );//等待epoll事件的产生
- for (int ifd=0; ifd<nfds; ifd++)//处理所发生的所有事件
- {
- struct epoll_event event_nfds;
- int iclientsockfd = events[ifd].data.fd;
- cout << "events[ifd].data.fd: " << events[ifd].data.fd << endl;
- int iuserid = m_iSockFd_UserId[iclientsockfd];//根据socketfd得到用户ID
- if( events[ifd].events & EPOLLOUT )
- {
- int iret = SendToServerData(iuserid);
- if( 0 < iret )
- {
- event_nfds.events = EPOLLIN|EPOLLERR|EPOLLHUP;
- event_nfds.data.fd = iclientsockfd;
- epoll_ctl(m_iEpollFd, EPOLL_CTL_MOD, event_nfds.data.fd, &event_nfds);
- }
- else
- {
- cout <<"[CEpollClient error:] EpollWait, SendToServerData fail, send iret:"<<iret<<",iuserid:"<<iuser
- id<<",fd:"<<events[ifd].data.fd<<endl;
- DelEpoll(events[ifd].data.fd);
- CloseUser(iuserid);
- }
- }
- else if( events[ifd].events & EPOLLIN )//监听到读事件,接收数据
- {
- int ilen = RecvFromServer(iuserid, buffer, 1024);
- if(0 > ilen)
- {
- cout <<"[CEpollClient error]: RunFun, recv fail, reason is:"<<strerror(errno)<<",errno is:"<<errno<<e
- ndl;
- DelEpoll(events[ifd].data.fd);
- CloseUser(iuserid);
- }
- else if(0 == ilen)
- {
- cout <<"[CEpollClient warning:] server disconnect,ilen:"<<ilen<<",iuserid:"<<iuserid<<",fd:"<<events[
- ifd].data.fd<<endl;
- DelEpoll(events[ifd].data.fd);
- CloseUser(iuserid);
- }
- else
- {
- m_iSockFd_UserId[iclientsockfd] = iuserid;//将socketfd和用户ID关联起来
- event_nfds.data.fd = iclientsockfd;
- event_nfds.events = EPOLLOUT|EPOLLERR|EPOLLHUP;
- epoll_ctl(m_iEpollFd, EPOLL_CTL_MOD, event_nfds.data.fd, &event_nfds);
- }
- }
- else
- {
- cout <<"[CEpollClient error:] other epoll error"<<endl;
- DelEpoll(events[ifd].data.fd);
- CloseUser(iuserid);
- }
- }
- }
- }
- bool CEpollClient::DelEpoll(int iSockFd)
- {
- bool bret = false;
- struct epoll_event event_del;
- if(0 < iSockFd)
- {
- event_del.data.fd = iSockFd;
- event_del.events = 0;
- if( 0 == epoll_ctl(m_iEpollFd, EPOLL_CTL_DEL, event_del.data.fd, &event_del) )
- {
- bret = true;
- }
- else
- {
- cout <<"[SimulateStb error:] DelEpoll,epoll_ctl error,iSockFd:"<<iSockFd<<endl;
- }
- m_iSockFd_UserId[iSockFd] = -1;
- }
- else
- {
- bret = true;
- }
- return bret;
- }
main.cpp
- #include "cepollclient.h"
- int main(int argc, char *argv[])
- {
- CEpollClient *pCEpollClient = new CEpollClient(2, "127.0.0.1", 8000);
- if(NULL == pCEpollClient)
- {
- cout<<"[epollclient error]:main init"<<"Init CEpollClient fail"<<endl;
- }
- pCEpollClient->RunFun();
- if(NULL != pCEpollClient)
- {
- delete pCEpollClient;
- pCEpollClient = NULL;
- }
- return 0;
- }
运行结果:
客户端:
服务端:
如是转载,请指明原出处:http://blog.csdn.net/feitianxuxue,谢谢合作!
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