Linux网络编程（4）

其他 2019-06-27 18:13:32 阅读次数: 0

1. epoll相关的函数

2. epoll模型代码实现

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


int main(int argc, const char* argv[])
{
    if(argc < 2)
    {
        printf("eg: ./a.out port\n");
        exit(1);
    }
    struct sockaddr_in serv_addr;
    socklen_t serv_len = sizeof(serv_addr);
    int port = atoi(argv[1]);

    // 创建套接字
    int lfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    // 初始化服务器 sockaddr_in 
    memset(&serv_addr, 0, serv_len);
    serv_addr.sin_family = AF_INET;                   // 地址族 
    serv_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);    // 监听本机所有的IP
    serv_addr.sin_port = htons(port);            // 设置端口 
    // 绑定IP和端口
    bind(lfd, (struct sockaddr*)&serv_addr, serv_len);

    // 设置同时监听的最大个数
    listen(lfd, 36);
    printf("Start accept ......\n");

    struct sockaddr_in client_addr;
    socklen_t cli_len = sizeof(client_addr);

    // 创建epoll树根节点
    int epfd = epoll_create(2000);
    // 初始化epoll树
    struct epoll_event ev;
    ev.events = EPOLLIN;
    ev.data.fd = lfd;
    epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, lfd, &ev);
    // 存储发生变化的fd对应信息
    struct epoll_event all[2000];
    while(1)
    {
        // 使用epoll通知内核fd 文件IO检测
        int ret = epoll_wait(epfd, all, sizeof(all)/sizeof(all[0]), -1);

        // 遍历all数组中的前ret个元素
        for(int i=0; i<ret; ++i)
        {
            int fd = all[i].data.fd;
            // 判断是否有新连接
            if(fd == lfd)
            {
                // 接受连接请求
                int cfd = accept(lfd, (struct sockaddr*)&client_addr, &cli_len);
                if(cfd == -1)
                {
                    perror("accept error");
                    exit(1);
                }
                // 将新得到的cfd挂到树上
                struct epoll_event temp;
                temp.events = EPOLLIN;
                temp.data.fd = cfd;
                epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, cfd, &temp);
                
                // 打印客户端信息
                char ip[64] = {0};
                printf("New Client IP: %s, Port: %d\n",
                    inet_ntop(AF_INET, &client_addr.sin_addr.s_addr, ip, sizeof(ip)),
                    ntohs(client_addr.sin_port));
                
            }
            else
            {
                // 处理已经连接的客户端发送过来的数据
                if(!all[i].events & EPOLLIN) 
                {
                    continue;
                }

                // 读数据
                char buf[1024] = {0};
                int len = recv(fd, buf, sizeof(buf), 0);
                if(len == -1)
                {
                    perror("recv error");
                    exit(1);
                }
                else if(len == 0)
                {
                    printf("client disconnected ....\n");
                    // fd从epoll树上删除
                    ret = epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_DEL, fd, NULL);
                    if(ret == -1)
                    {
                        perror("epoll_ctl - del error");
                        exit(1);
                    }
                    close(fd);
                    
                }
                else
                {
                    printf(" recv buf: %s\n", buf);
                    write(fd, buf, len);
                }
            }
        }
    }

    close(lfd);
    return 0;
}

此外，还可以用结构体存文件描述符以及对应的IP和端口，将结构体的地址赋给ev.data.ptr。lfd对应的是服务器端的IP和端口，cfd对应的是与之连接的客户端的IP和端口，于是挂到红黑树上的这些ev中就有了IP和端口信息。由于之后的epoll_wait函数会将发生变化的文件描述符所对应的树上的epoll_event都拷贝到res数组中，所以在遍历res数组时，我们就可以获得更多信息。

 

            

3. epoll水平触发模式

例：

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


int main(int argc, const char* argv[])
{
    if(argc < 2)
    {
        printf("eg: ./a.out port\n");
        exit(1);
    }
    struct sockaddr_in serv_addr;
    socklen_t serv_len = sizeof(serv_addr);
    int port = atoi(argv[1]);

    // 创建套接字
    int lfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    // 初始化服务器 sockaddr_in 
    memset(&serv_addr, 0, serv_len);
    serv_addr.sin_family = AF_INET;                   // 地址族 
    serv_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);    // 监听本机所有的IP
    serv_addr.sin_port = htons(port);            // 设置端口 
    // 绑定IP和端口
    bind(lfd, (struct sockaddr*)&serv_addr, serv_len);

    // 设置同时监听的最大个数
    listen(lfd, 36);
    printf("Start accept ......\n");

    struct sockaddr_in client_addr;
    socklen_t cli_len = sizeof(client_addr);

    // 创建epoll树根节点
    int epfd = epoll_create(2000);
    // 初始化epoll树
    struct epoll_event ev;
    ev.events = EPOLLIN;
    ev.data.fd = lfd;
    epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, lfd, &ev);

    struct epoll_event all[2000];
    while(1)
    {
        // 使用epoll通知内核fd 文件IO检测
        int ret = epoll_wait(epfd, all, sizeof(all)/sizeof(all[0]), -1);
        printf("================== epoll_wait =============\n");

        // 遍历all数组中的前ret个元素
        for(int i=0; i<ret; ++i)
        {
            int fd = all[i].data.fd;
            // 判断是否有新连接
            if(fd == lfd)
            {
                // 接受连接请求
                int cfd = accept(lfd, (struct sockaddr*)&client_addr, &cli_len);
                if(cfd == -1)
                {
                    perror("accept error");
                    exit(1);
                }
                // 将新得到的cfd挂到树上
                struct epoll_event temp;
                temp.events = EPOLLIN;
                temp.data.fd = cfd;
                epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, cfd, &temp);
                
                // 打印客户端信息
                char ip[64] = {0};
                printf("New Client IP: %s, Port: %d\n",
                    inet_ntop(AF_INET, &client_addr.sin_addr.s_addr, ip, sizeof(ip)),
                    ntohs(client_addr.sin_port));
                
            }
            else
            {
                // 处理已经连接的客户端发送过来的数据
                if(!all[i].events & EPOLLIN) 
                {
                    continue;
                }

                // 读数据
                char buf[5] = {0};
                int len = recv(fd, buf, sizeof(buf), 0);
                if(len == -1)
                {
                    perror("recv error");
                    exit(1);
                }
                else if(len == 0)
                {
                    printf("client disconnected ....\n");
                    // fd从epoll树上删除
                    ret = epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_DEL, fd, NULL);
                    if(ret == -1)
                    {
                        perror("epoll_ctl - del error");
                        exit(1);
                    }
                    close(fd);
                    
                }
                else
                {
                    // printf(" recv buf: %s\n", buf);
                    write(STDOUT_FILENO, buf, len);
                    write(fd, buf, len);
                }
            }
        }
    }

    close(lfd);
    return 0;
}

注：由于buf结尾没有'\0' ，所以如果用printf会出现乱码，因此这里用write。

执行结果：

 

4. epoll边沿触发模式

例：

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


int main(int argc, const char* argv[])
{
    if(argc < 2)
    {
        printf("eg: ./a.out port\n");
        exit(1);
    }
    struct sockaddr_in serv_addr;
    socklen_t serv_len = sizeof(serv_addr);
    int port = atoi(argv[1]);

    // 创建套接字
    int lfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    // 初始化服务器 sockaddr_in 
    memset(&serv_addr, 0, serv_len);
    serv_addr.sin_family = AF_INET;                   // 地址族 
    serv_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);    // 监听本机所有的IP
    serv_addr.sin_port = htons(port);            // 设置端口 
    // 绑定IP和端口
    bind(lfd, (struct sockaddr*)&serv_addr, serv_len);

    // 设置同时监听的最大个数
    listen(lfd, 36);
    printf("Start accept ......\n");

    struct sockaddr_in client_addr;
    socklen_t cli_len = sizeof(client_addr);

    // 创建epoll树根节点
    int epfd = epoll_create(2000);
    // 初始化epoll树
    struct epoll_event ev;

    // 设置边沿触发
    ev.events = EPOLLIN | EPOLLET;
    ev.data.fd = lfd;
    epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, lfd, &ev);

    struct epoll_event all[2000];
    while(1)
    {
        // 使用epoll通知内核fd 文件IO检测
        int ret = epoll_wait(epfd, all, sizeof(all)/sizeof(all[0]), -1);
        printf("================== epoll_wait =============\n");

        // 遍历all数组中的前ret个元素
        for(int i=0; i<ret; ++i)
        {
            int fd = all[i].data.fd;
            // 判断是否有新连接
            if(fd == lfd)
            {
                // 接受连接请求
                int cfd = accept(lfd, (struct sockaddr*)&client_addr, &cli_len);
                if(cfd == -1)
                {
                    perror("accept error");
                    exit(1);
                }
                // 将新得到的cfd挂到树上
                struct epoll_event temp;
                // 设置边沿触发
                temp.events = EPOLLIN | EPOLLET;
                temp.data.fd = cfd;
                epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, cfd, &temp);
                
                // 打印客户端信息
                char ip[64] = {0};
                printf("New Client IP: %s, Port: %d\n",
                    inet_ntop(AF_INET, &client_addr.sin_addr.s_addr, ip, sizeof(ip)),
                    ntohs(client_addr.sin_port));
                
            }
            else
            {
                // 处理已经连接的客户端发送过来的数据
                if(!all[i].events & EPOLLIN) 
                {
                    continue;
                }

                // 读数据
                char buf[5] = {0};
                int len = recv(fd, buf, sizeof(buf), 0);
                if(len == -1)
                {
                    perror("recv error");
                    exit(1);
                }
                else if(len == 0)
                {
                    printf("client disconnected ....\n");
                    // fd从epoll树上删除
                    ret = epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_DEL, fd, NULL);
                    if(ret == -1)
                    {
                        perror("epoll_ctl - del error");
                        exit(1);
                    }
                    close(fd);
                    
                }
                else
                {
                    // printf(" recv buf: %s\n", buf);
                    write(STDOUT_FILENO, buf, len);
                    write(fd, buf, len);
                }
            }
        }
    }

    close(lfd);
    return 0;
}

执行结果：

5. epoll边沿非阻塞触发

如果设置为非阻塞，那么在将缓冲区数据读完之后，再去读的话就会返回-1，并且errno自动设置为EAGAIN。无论是设置为阻塞还是非阻塞，当返回0时，都表示客户端断开连接。

例：

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

int main(int argc, const char* argv[])
{
    if(argc < 2)
    {
        printf("eg: ./a.out port\n");
        exit(1);
    }
    struct sockaddr_in serv_addr;
    socklen_t serv_len = sizeof(serv_addr);
    int port = atoi(argv[1]);

    // 创建套接字
    int lfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    // 初始化服务器 sockaddr_in 
    memset(&serv_addr, 0, serv_len);
    serv_addr.sin_family = AF_INET;                   // 地址族 
    serv_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);    // 监听本机所有的IP
    serv_addr.sin_port = htons(port);            // 设置端口 
    // 绑定IP和端口
    bind(lfd, (struct sockaddr*)&serv_addr, serv_len);

    // 设置同时监听的最大个数
    listen(lfd, 36);
    printf("Start accept ......\n");

    struct sockaddr_in client_addr;
    socklen_t cli_len = sizeof(client_addr);

    // 创建epoll树根节点
    int epfd = epoll_create(2000);
    // 初始化epoll树
    struct epoll_event ev;

    // 设置边沿触发
    ev.events = EPOLLIN;
    ev.data.fd = lfd;
    epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, lfd, &ev);

    struct epoll_event all[2000];
    while(1)
    {
        // 使用epoll通知内核fd 文件IO检测
        int ret = epoll_wait(epfd, all, sizeof(all)/sizeof(all[0]), -1);
        printf("================== epoll_wait =============\n");

        // 遍历all数组中的前ret个元素
        for(int i=0; i<ret; ++i)
        {
            int fd = all[i].data.fd;
            // 判断是否有新连接
            if(fd == lfd)
            {
                // 接受连接请求
                int cfd = accept(lfd, (struct sockaddr*)&client_addr, &cli_len);
                if(cfd == -1)
                {
                    perror("accept error");
                    exit(1);
                }
                // 设置文件cfd为非阻塞模式
                int flag = fcntl(cfd, F_GETFL);
                flag |= O_NONBLOCK;
                fcntl(cfd, F_SETFL, flag);

                // 将新得到的cfd挂到树上
                struct epoll_event temp;
                // 设置边沿触发
                temp.events = EPOLLIN | EPOLLET;
                temp.data.fd = cfd;
                epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, cfd, &temp);
                
                // 打印客户端信息
                char ip[64] = {0};
                printf("New Client IP: %s, Port: %d\n",
                    inet_ntop(AF_INET, &client_addr.sin_addr.s_addr, ip, sizeof(ip)),
                    ntohs(client_addr.sin_port));
                
            }
            else
            {
                // 处理已经连接的客户端发送过来的数据
                if(!all[i].events & EPOLLIN) 
                {
                    continue;
                }

                // 读数据
                char buf[5] = {0};
                int len;
                // 循环读数据
                while( (len = recv(fd, buf, sizeof(buf), 0)) > 0 )
                {
                    // 数据打印到终端
                    write(STDOUT_FILENO, buf, len);
                    // 发送给客户端
                    send(fd, buf, len, 0);
                }
                if(len == 0)
                {
                    printf("客户端断开了连接\n");
                    ret = epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_DEL, fd, NULL);
                    if(ret == -1)
                    {
                        perror("epoll_ctl - del error");
                        exit(1);
                    }
                    close(fd);
                }
                else if(len == -1)
                {
                    if(errno == EAGAIN)
                    {
                        printf("缓冲区数据已经读完\n");
                    }
                    else
                    {
                        printf("recv error----\n");
                        exit(1);
                    }
                }
            }
        }
    }

    close(lfd);
    return 0;
}

执行结果：

6. 文件描述符突破1024

7. udp通信流程

8. udp服务器端代码实现

        

例：

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <string.h>
#include <arpa/inet.h>

int main(int argc, const char* argv[])
{
    // 创建套接字
    int fd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    if(fd == -1)
    {
        perror("socket error");
        exit(1);
    }
    
    // fd绑定本地的IP和端口
    struct sockaddr_in serv;
    memset(&serv, 0, sizeof(serv));
    serv.sin_family = AF_INET;
    serv.sin_port = htons(8765);
    serv.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
    int ret = bind(fd, (struct sockaddr*)&serv, sizeof(serv));
    if(ret == -1)
    {
        perror("bind error");
        exit(1);
    }

    struct sockaddr_in client;
    socklen_t cli_len = sizeof(client);
    // 通信
    char buf[1024] = {0};
    while(1)
    {
        int recvlen = recvfrom(fd, buf, sizeof(buf), 0, 
                               (struct sockaddr*)&client, &cli_len);
        if(recvlen == -1)
        {
            perror("recvform error");
            exit(1);
        }
        
        printf("recv buf: %s\n", buf);
        char ip[64] = {0};
        printf("New Client IP: %s, Port: %d\n",
            inet_ntop(AF_INET, &client.sin_addr.s_addr, ip, sizeof(ip)),
            ntohs(client.sin_port));

        // 给客户端发送数据
        sendto(fd, buf, strlen(buf)+1, 0, (struct sockaddr*)&client, sizeof(client));
    }
    
    close(fd);

    return 0;
}

9. udp客户端代码实现

例：

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <string.h>
#include <arpa/inet.h>

int main(int argc, const char* argv[])
{
    // create socket
    int fd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    if(fd == -1)
    {
        perror("socket error");
        exit(1);
    }

    // 初始化服务器的IP和端口
    struct sockaddr_in serv;
    memset(&serv, 0, sizeof(serv));
    serv.sin_family = AF_INET;
    serv.sin_port = htons(8765);
    inet_pton(AF_INET, "127.0.0.1", &serv.sin_addr.s_addr);

    // 通信
    while(1)
    {
        char buf[1024] = {0};
        fgets(buf, sizeof(buf), stdin);
        // 数据的发送 - server - IP port
        sendto(fd, buf, strlen(buf)+1, 0, (struct sockaddr*)&serv, sizeof(serv));

        // 等待服务器发送数据过来
        recvfrom(fd, buf, sizeof(buf), 0, NULL, NULL);
        printf("recv buf: %s\n", buf);
    }
    
    close(fd);

    return 0;
}

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转载自blog.csdn.net/mengyujia1234/article/details/93375369
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