[系统运维]select poll epoll服务器(Linux)

select函数原型

int select(int nfds, fd_set *readfds, fd_set *writefds, fd_set *exceptfds, struct timeval *timeout);

int nfds ： 监听的文件描述符中最大的文件描述符+1
fd_set *readfds, 读
fd_set *writefds, 写
fd_set *exceptfds, 异常
struct timeval *timeout   ：超时时间 
							NULL 阻塞监听
							>0 设置监听超时时长
							0 非阻塞监听 轮询
返回值： > 0 返回满足对应时间的总数
		 0	 没有满足监听条件的文件描述符
		-1 	error

优缺点：

缺点：存在数量上限 （一般为1024）
	  返回后需要轮询查看是否就绪，为提高效率需要编写其他代码
	  如：使用数组存储监听的描述符，减少select之后处理时的循环次数
优点：具有良好的跨平台性

相关函数：

   void FD_CLR(int fd, fd_set *set);   将一个文件描述符从集合中移除
   int  FD_ISSET(int fd, fd_set *set);  判断文件描述符是否在集合中
   void FD_SET(int fd, fd_set *set);   将待监听的文件描述符，添加到监听集合中 
   void FD_ZERO(fd_set *set);          清空一个文件描述符集合

使用select实现简单服务器

#include <stdio.h>
#include <sys/time.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <ctype.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

int main()
{
	int serv_fd, con_fd;
	
	//创建socket
	serv_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
	if (serv_fd < 0)
	{
		printf("socket create error");
		return -1;
	}
	//绑定 IP + 端口
	struct sockaddr_in serv_addr;
	serv_addr.sin_family = AF_INET;
	serv_addr.sin_port = htons(8000);
	serv_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
	bind(serv_fd, (struct sockaddr *)&serv_addr, sizeof(serv_addr));
	//设置监听上限
	listen(serv_fd, 5);
	
	//创建监听集合
	fd_set rset, allset;
	int maxfd = serv_fd;
	FD_ZERO(&allset);
	FD_SET(serv_fd,&allset);
	struct sockaddr_in client_addr;
	int client_len = sizeof(client_addr);
	int ready = 0;
	//存储读到的数据
	char rbuf[BUFSIZ];
	char wbuf[BUFSIZ] = { "HELLO" };
	int rlen = 0;
	while (1)
	{
		rset = allset;
		if ((ready = select(maxfd + 1, &rset, NULL, NULL, NULL)) > 0)
		{
			//判断有新的连接
			if (FD_ISSET(serv_fd, &rset))
			{
				con_fd = accept(serv_fd,(struct sockaddr *)&client_addr ,&client_len );
				//将新连接的加入监听集合
				FD_SET(con_fd, &allset);
				if (con_fd > maxfd)
				{
					maxfd = con_fd;
				}
				//仅有连接就绪
				if (0 == --ready)
				{
					continue;
				}
			}
			//已有的连接进行交流
			for (int i = serv_fd + 1; i <= maxfd; i++)
			{
				if (FD_ISSET(i, &rset))
				{
					memset(rbuf, 0, BUFSIZ);
					rlen = read(i,rbuf,BUFSIZ);
					if (rlen <= 0) 
					{
						//关闭并移除监听集合
						printf("client close\n");
						FD_CLR(i, &allset);
						close(i);
					}
					else
					{
						printf("%s", rbuf);
						write(i, wbuf, BUFSIZ);
					}
				}
			}
		}
	}
	return 0;
}

poll函数原型

 int poll(struct pollfd *fds, nfds_t nfds, int timeout);
  struct pollfd *fds：监听的集合
  nfds_t nfds	：监听的数量
  int timeout		：超时时间  与select不同在-1 为阻塞

相关内容：

结构体
struct pollfd {
           int   fd;          /* file descriptor 对应的文件描述符*/ 
           short events;     /* requested events  监听事件 */ POLLIN ：读事件
           short revents;    /* returned events 	监听返回的结果*/
       };
判断事件使用      if(client[i].revents & POLLIN)

优缺点：

缺点：不能跨平台
			无法直接定位事件描述符
优点：自带数组结构，将监听集合和返回集合分离
			扩展监听上限

使用poll实现简单服务器

#include <stdio.h>
#include <sys/time.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <ctype.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <poll.h>
int main()
{
	int listenfd, connfd;
	struct sockaddr_in serv_addr;
	int client_len;
	struct sockaddr_in client_addr;
	//创建监听套接字
	listenfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
	if (listenfd < 0)
	{
		printf("listenfd create fail");
		return -1;
	}
	printf("listenfd create success!\n");
	//绑定IP 端口
	serv_addr.sin_family = AF_INET;
	serv_addr.sin_port = htons(8000);
	serv_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
	bind(listenfd, (struct sockaddr *)&serv_addr, sizeof(serv_addr));

	//设置监听
	listen(listenfd, 5);

	//创建pool
	struct pollfd client[1024];
	int maxi = -1;
	for (int i = 0; i < 1024; i++)
	{
		client[i].fd = -1;
	}
	int nready = 0;
	client[0].fd = listenfd;
	client[0].events = POLLIN;
	maxi++;
	int i = 0;
	int nread;
	char rBuf[BUFSIZ];
	char wBuf[1024] = { "HELLO\n" };
	while (1)
	{
		//使用poll监听 -1阻塞监听
		printf("poll start !\n");
		nready = poll(client, maxi + 1, -1); 
		printf("poll have %d ready!\n",nready);
		//判断是否为连接请求
		if (client[0].revents & POLLIN)
		{
			client_len = sizeof(client_addr);
			connfd = accept(listenfd, (struct sockaddr *)&client_addr, &client_len);
			printf("port %d\n",ntohs(client_addr.sin_port));
		
			for (i = 0; i < 1024; i++) 
			{
				if (client[i].fd < 0)
				{
					client[i].fd = connfd;
					break;
				}
			}
			//已达最大监听数
			if (i == 1024)
			{
				printf("too many client");
				continue;
			}
			client[i].events = POLLIN;
			if (i > maxi)
			{
				maxi = i;
			}
			if (--nready == 0)
			{
				continue;
			}
		}
		//处理请求
		for (i = 1; i < maxi+1; i++)
		{
			if (client[i].fd < 0)
			{
				continue;
			}
			if (client[i].revents & POLLIN)
			{
				memset(rBuf, 0, sizeof(rBuf));
				nread = read(client[i].fd, rBuf, BUFSIZ);
				if (nread == 0)
				{
					printf("client close\n");
					close(client[i].fd);
					client[i].fd = -1;
				}
				else if(nread < 0)
				{
					printf("read error\n");
					return -1;
				}
				else
				{
					printf("%s", rBuf);
					write(client[i].fd, wBuf, sizeof(wBuf));
				}
				if (--nready == 0)
				{
					continue;
				}
			}
		}
	}
}

epoll函数

 1.创建一个epoll文件描述符
	int epoll_create(int size)
		传入：size 提供给内核的参考大小
		返回：返回一个epfd 文件描述符
 2.控制epoll
	int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event);
		epfd ：epoll_create 的返回值
			  op: EPOLL_CTL_ADD ：添加fd到监听队列
		  	      EPOLL_CTL_MOD:修改监听事件
			      EPOLL_CTL_DEL:从监听中删除
			  fd:待操作的fd
			  event:结构体  需要设置
			  		.data.fd :待操作的fd
			  		.events : EPOLLIN / EPOLLOUT / EPOLLERR
			  		删除传NULL即可
					
 3.监听epoll内容
 	int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event *events,int maxevents, int timeout); 
 		传入：epfd：epoll_create的返回值
 			  *events:数组指针
 			  maxevents：监听的数量
 			  timeout :超时时间 同poll
 		传出：*events:所有满足监听条件的文件描述符
 		返回值：满足监听条件的数量 
 			events[i] 可以直接访问满足条件的文件描述符

优缺点：

缺点：不能跨平台
优点：能够返回具体的满足监听条件的集合，IO效率不随FD数目增加而线性下降
	  能够扩展监听上限

使用epoll实现简单服务器

#include <stdio.h>
#include <sys/time.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <ctype.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/epoll.h>

int main()
{
	//创建socket
	int listenfd, connfd;
	listenfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
	//绑定IP 端口
	struct sockaddr_in serv_addr;
	serv_addr.sin_family = AF_INET;
	serv_addr.sin_port = htons(8000);
	serv_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
	bind(listenfd, (struct sockaddr *)&serv_addr, sizeof(serv_addr));

	//设置监听
	listen(listenfd, 5);

	//创建epoll
	int epfd = epoll_create(100);
	//操作epfd 将listenfd加入
	struct epoll_event epevent;
	epevent.events = EPOLLIN;
	epevent.data.fd = listenfd;
	epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, listenfd, &epevent);
	int maxevent = 1;
	struct epoll_event ready_event[1024];
	int nready = 0;
	int nread = 0;
	struct sockaddr_in client_addr;
	int client_len = 0;
	char rBuf[BUFSIZ];
	char wBuf[10] = { "HELLO" };
	while(1)
	{
		//epoll开始监听
		printf("epoll wait start\n");
		nready = epoll_wait(epfd, ready_event, maxevent, -1);
		printf("epoll have %d ready\n",nready);
		for (int i = 0; i < nready; i++)
		{
			//处理新的连接请求
			if (ready_event[i].data.fd == listenfd)
			{
				client_len = sizeof(client_addr);
				connfd = accept(listenfd,(struct sockaddr *)&client_addr ,&client_len );
				//将新的连接对象加入到监听集合中
				epevent.events = EPOLLIN;
				epevent.data.fd = connfd;
				epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, connfd, &epevent);
				maxevent++;
			}
			else
			{
				//处理信息
				memset(rBuf, 0, BUFSIZ);
				nread = read(ready_event[i].data.fd, rBuf, BUFSIZ);
				if (0 == nread)
				{
					printf("client close!! \n");
					epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_DEL, ready_event[i].data.fd, NULL);
					close(ready_event[i].data.fd); 
					maxevent--;
				}
				else if (nread < 0)
				{
					printf("read error!!\n");
					epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_DEL, ready_event[i].data.fd, NULL);
					close(ready_event[i].data.fd);
					maxevent--;
				}
				else
				{
					printf("%s", rBuf);
					write(ready_event[i].data.fd, wBuf, 10);
				}
			}
		}
	}
}