C/S架构学习之使用epoll实现TCP特大型并发服务器

• epoll实现TCP特大型并发服务器的流程：
• 一、创建套接字（socket函数）：
• 通信域选择IPV4网络协议、套接字类型选择流式；

	int sock_fd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0); //通信域选择IPV4、套接字类型选择流式

• 二、填充服务器和客户机的网络信息结构体：
• 1.分别定义服务器网络信息结构体变量serveraddr和客户机网络信息结构体变量clientaddr；
• 2.分别求出服务器和客户机的网络信息结构体变量的内存空间大小，以作备用；
• 3.网络信息结构体清0；
• 4.使用IPV4网络协议AF_INET；
• 5.在终端预留服务器端主机的IP地址：inet_addr(argv[1])；
• 6.在终端预留服务器端网络字节序的端口号：htons(atoi(argv[2]))；

	struct sockaddr_in serveraddr; //定义服务器网络信息结构体变量struct sockaddr_in clientaddr;socklen_t serveraddr_len = sizeof(serveraddr);//求出服务器结构体变量的内存空间大小socklen_t clientaddr_len = sizeof(clientaddr);//求出客户机结构体变量的内存空间大小memset(&serveraddr,0,serveraddr_len); //服务器结构体清零memset(&clientaddr,0,clientaddr_len);//客户机结构体清零serveraddr.sin_family = AF_INET;  //使用IPV4网络协议serveraddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(argv[1]);  //IP地址serveraddr.sin_port = htons(atoi(argv[2]));//网络字节序的端口号

• 三、设置允许端口复用（setsockopt函数）：
• setsockopt函数：
• 功能：设置套接字属性；

#include <sys/types.h>#include <sys/socket.h>int setsockopt(int sockfd, int level, int optname,const void *optval, socklen_t optlen);	/*参数：sockfd：套接字level：	选项的级别套接字API级别		SOL_SOCKETTCP级别			IPPROTO_TCPIP级别			IPPROTO_IPoptname：选项的名字套接字API级别SO_BROADCAST	是否允许发送广播SO_RCVBUF		接收缓冲区的大小SO_SNDBUF		发送缓冲区的大小SO_RCVTIMEO		接收超时时间参数使用的是 struct timeval 结构体如果超时了 函数调用会立即返回-1并将错误码置成 EAGAINSO_SNDTIMEO			发送超时时间SO_REUSEADDR		端口复用TCP级别TCP_NODELAY		使能/禁用Nagle算法IP级别IP_ADD_MEMBERSHIP	设置加入多播组optval：	选项的值没有特殊说明时 使用的都是int类型optlen：optval的大小返回值：成功 	0失败 	-1 	重置错误码*/

• 特别注意：
• 使用setsockopt设置允许端口复用时，其在代码的位置在填充网络信息结构体和bind之间；

	int reuse = 1;if(-1 == (setsockopt(sock_fd,SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,&reuse,sizeof(reuse)))){perror("setsockopt error");exit(-1);}

• 四、套接字和服务器的网络信息结构体进行绑定（bind函数）：

	int ret = bind(sock_fd,(struct sockaddr *)&serveraddr,serveraddr_len);

• 五、套接字设置成被动监听（listen函数）：

	int ret1 = listen(sock_fd, 5);

• 六、创建红黑树（epoll_create函数）：

	#include <sys/epoll.h>int epoll_create(int size);/*功能：创建epoll/创建epoll实例的描述符参数：size:参数已经被忽略了，只需要填写大于0的值即可返回值：epoll_create 调用成功时会返回一个非负整数epfd，表示新创建的 epoll 实例的文件描述符，如果调用失败则返回 -1，并设置 errno 变量以指示具体错误原因*/

	int epfd = epoll_create(1);if(-1 == epfd){perror("epoll_create error");exit(-1);}

• 七、定义事件结构体变量和存放就绪事件描述符的数组：
• 事件结构体：epoll_event用于描述一个文件描述符上的事件；

			typedef union epoll_data {void        *ptr;int          fd;  uint32_t     u32;uint64_t     u64;} epoll_data_t;   struct epoll_event {uint32_t     events;      //EPOLLIN 读 / EPOLLOUT 写epoll_data_t data;        //存放用户的数据};    

struct epoll_event event;struct epoll_event events[N];

• 八、将关心的文件描述符加入到红黑树（epoll_ctl函数）：
• 功能：epoll的控制操作或者用于向 epoll 实例中添加、修改、删除事件；
• epoll_ctl函数：

	int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event);/*参数：epfd:epoll的文件描述符op:控制方式EPOLL_CTL_ADD：添加EPOLL_CTL_MOD：修改EPOLL_CTL_DEL：删除fd:被操作的文件描述符event:（事件）结构体指针返回值：    成功返回0，失败返回-1 置位错误码*/

	//添加要检测事件的描述符event.events = EPOLLIN;event.data.fd = sock_fd;//将关心的文件描述符加入到红黑树if(-1 == (epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_ADD,sock_fd,&event))){perror("epoll_ctl error");exit(-1);}

• 九、等待文件描述符中的事件是否就绪，成功则返回就绪的文件描述符的个数（epoll_wait函数）：
• epoll_wait函数：

	int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event *events,int maxevents, int timeout);/*参数：epfd:epoll的文件描述符events:准备好的事件的结构体地址maxevents:返回的最大的文件描述符的个数timeout:超时>0 :毫秒级别的超时时间=0 :立即返回=-1:不关心超时时间返回值：成功返回准备好的文件描述符的个数返回0代表超时时间到了失败返回-1置位错误码*/

		if(-1 == (ret = epoll_wait(epfd,events,N,-1))){perror("epoll_wait error");exit(-1);}	

• 十、遍历就绪的文件描述符集，判断哪些文件描述符已经准备就绪：

		for(int i = 0; i < ret; ++i){...}

• 十一、找到实际就绪的事件的文件描述符，并且接收来自客户端的数据（recv函数）和给客户端发送应答消息（send函数）：

			if(events[i].data.fd == sock_fd){//获取连接成功后新的客户端new_fd = accept(sock_fd,(struct sockaddr *)&clientaddr,&clientaddr_len);if(-1 == new_fd){perror("accept error");exit(-1);}printf("文件描述符[%d]客户端[%s:%d]连接到了服务器\n",new_fd,inet_ntoa(clientaddr.sin_addr),ntohs(clientaddr.sin_port));//添加要检测的文件描述符event.events = EPOLLIN;event.data.fd = new_fd;if(-1 == (epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_ADD,new_fd,&event))){perror("epoll_ctl error");exit(-1);}printf("文件描述符[%d]成功挂载在红黑树上\n",new_fd);}else{memset(buf,0,sizeof(buf));int old_fd = events[i].data.fd;if(-1 == (nbytes = recv(old_fd,buf,sizeof(buf),0))){perror("recv error");exit(-1);}else if(0 == nbytes){printf("文件描述符[%d]客户端断开了服务器\n",old_fd);//关闭对应的文件描述符close(old_fd);//剔除挂在树上对应的文件描述符epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_DEL,old_fd,&event);}if(!strncmp(buf,"quit",4)){printf("文件描述符[%d]客户端退出了服务器\n",old_fd);//关闭对应的文件描述符close(old_fd);//剔除挂在树上对应的文件描述符epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_DEL,old_fd,&event);}printf("文件描述符[%d]客户端发来数据[%s]\n",old_fd,buf);//组装应答消息strcat(buf,"-----k");//给客户端发送应答消息send(old_fd,buf,sizeof(buf),0); 

• 十二、关闭套接字（close函数）：

	close(sock_fd);