epoll 实现回射服务器

epoll是I/O复用模型中相对epoll和select更高效的实现对套接字管理的函数。

epoll有两种模式 LT 和 ET

二者的差异在于 level-trigger 模式下只要某个 socket 处于 readable/writable 状态，无论什么时候进行 epoll_wait 都会返回该 socket；而 edge-trigger 模式下只有某个 socket 从 unreadable 变为 readable 或从unwritable 变为 writable 时，epoll_wait 才会返回该 socket。

LT和ET模式下对于accept和read，write函数的使用有所不同

一、ET模式下(转载)

Q1：调用accept时，到底TCP完成队列里有多少个已经建立好的连接?

这里又得分情况来说：

• 没有连接。这种情况发生在TCP连接被客户端夭折，即在服务端调用accept之前客户端给出一个RST。该RST导致刚刚建立好的连接从服务器端的TCP完成队列中被移出。源自berkeley的实现会在内核处理该事件，并不会将该事件通知给服务程序，如果套接口被设置为阻塞模式，就会导致accept函数被阻塞，程序挂起，一直要等到下一个连接到来，这也是为什么采用非阻塞的accept的原因；其他的实现通常会返回ECONNABORTED或EPROTO错误。

解决方法：采用非阻塞的accept，在accept返回后处理ECONNABORTED、EPROTO、EINTR错误。

• 一个以上的连接。一个连接很容易理解，多个连接的情况出现在有多个连接请求同时到达的情况，由于是边缘触发，epoll_wait只返回一次，然后调用accept处理一个请求。这会导致TCP完成队列中依然存在连接未被处理。

解决办法：

1)：将该套接口设置为非阻塞模式，然后将accept用while循环包住，处理完TCP完成队列中的所有连接再跳出循环。

2)：将accept放入一个单独的线程中，这样还可以采用阻塞模式。

 

Q2：read函数应当如何处理?

read函数有可能不能够一次将内核缓冲的数据读完，由于采用的ET模式，epoll_wait不会因为内核缓冲区还有数据而继续读取。这就会导致内核数据不能及时、完全地读到服务程序。

 

解决办法：将套接口设置为非阻塞，再用while循环包住read一直读到产生EAGAIN错误，采用非阻塞套接口的原因在于防止read被阻塞住。网上看见有的朋友说也可以采用阻塞套接口，判断read的返回值是否小于期望值，小于就证明数据读完，但是个人认为这里存在一个临界情况，比如内核缓冲有2048字节，期望读1024字节，读完第二次后read返回的是1024，等于期望值，于是再读，但此时内核已经没有数据，于是read被阻塞(自个的思考，不知有务否)。

Q3：写缓冲区什么时候可以导致epoll_wait函数返回可写状态?

个人对这个问题不是很清楚，按资料说法是该缓冲区从不可写变为可写则返回，那么该套接口刚创建的时候处于可写状态，是否会导致一直返回不了可写状态，也就是说第一次永远返回不了，因为没有任何调用会使该套接口从不可写变为可写。

另外，写的时候还有些什么要注意的么？

二、LT模式下(转载)

Q1：accept函数

accept函数同样存在连接被夭折的情况，和ET模式下类似。但这种模式下不会存在处理不完多个请求的情况。因为只要有连接存在TCP完成队列中，epoll_wait就会一直返回。

Q2：read函数

同样可以避免因为一次读不完内核缓冲区的数据的情况。

Q3：当内核写缓冲空闲时，可写状态会一直返回，如何处理?(这个曾是tencent的一个面试题)

A1：不将可写条件加入epoll集中，采用非阻塞I/O，有数据可写时，直接写，如果返回是EAGAIN，则将可写加入epoll集中，写完后移出。

 

通常都是写失败情况下，才会将写加入epoll中操作。

//此回射服务器用边缘触发的模式使用epoll
#include <sys/epoll.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/socket.h>
#include <string.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <errno.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <netinet/in.h>
#include <sys/select.h>
#include <sys/time.h>
#include <sys/types.h>
#include <fcntl.h>


void myerr(char *m)
{
    perror(m);
    exit(0);
}

int main(int argc, char** argv)
{
    int listenfd;
    if((listenfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) < 0)
        myerr("socket error");
    int flags = fcntl(listenfd, F_GETFL, 0);
        fcntl(listenfd, F_SETFL, flags | O_NONBLOCK); 

    int on = 1;
        if(setsockopt(listenfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
                myerr("setsockopt error");

    struct sockaddr_in servaddr;
    memset(&servaddr, 0, sizeof(servaddr));
    servaddr.sin_port = htons(5188);
    servaddr.sin_family = AF_INET;
    servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
    
    if(bind(listenfd, (struct sockaddr*) &servaddr, sizeof(servaddr)) < 0)
        myerr("bind error");
    
    if(listen(listenfd, SOMAXCONN) < 0)
        myerr("listen error");

    int epollfd;
    epollfd = epoll_create(EPOLL_CLOEXEC);

    struct epoll_event event;
    event.data.fd = listenfd;
    event.events = EPOLLIN | EPOLLET;
    epoll_ctl(epollfd, EPOLL_CTL_ADD, listenfd, &event);
    
    struct epoll_event events[16]={0};
    struct sockaddr_in peeraddr;
    socklen_t peerlen = sizeof(peeraddr);;
    int conn, counter=0;
    char recvbuf[1024];
    int i;

    int nready;
    for(;;)
    {
        nready = epoll_wait(epollfd, events, 16, -1);
        if(nready == -1)
        {
            if(errno == EINTR)
                continue;
            myerr("epoll_wait");
        }
    
        for(i=0; i<nready; i++)
        {
            if(events[i].data.fd == listenfd)
            {
                while((conn = accept(listenfd, (struct sockaddr *)&peeraddr, &peerlen)) > 0)
                {
                    printf("ip: %s  port: %d
", inet_ntoa(peeraddr.sin_addr), ntohs(peeraddr.sin_port));
                    printf("%d
", ++counter);
                }
                if (conn == -1)
                    if (errno != EAGAIN && errno != ECONNABORTED && errno != EPROTO && errno != EINTR)  
                        perror("accept");
                
                event.data.fd = conn;
                event.events = EPOLLIN | EPOLLET;
                epoll_ctl(epollfd, EPOLL_CTL_ADD, conn, &event);
            }
            else if(events[i].events & EPOLLIN)
            {
                conn = events[i].data.fd;
                if(conn < 0)
                    continue;
                memset(recvbuf, 0, sizeof(recvbuf));
                int ret = read(conn, recvbuf, sizeof(recvbuf));
                if(ret == 0)
                {
                    printf("client close
");
                    close(conn);
                    event = events[i];
                    epoll_ctl(epollfd, EPOLL_CTL_DEL, conn, &event);
                    continue;
                }
                write(conn, recvbuf, ret);
                fputs(recvbuf, stdout);
            }
        }
    }

    return 0;
}