select、poll、epoll三者的實現：
select實現TCP高并發(fā)服務器的流程：
- 一、創(chuàng)建套接字（socket函數）：
- 二、填充服務器的網絡信息結構體：
- 三、套接字和服務器的網絡信息結構體進行綁定（bind函數）：
- 四、套接字設置成被動監(jiān)聽（listen函數）：
- 五、創(chuàng)建要監(jiān)聽的文件描述符集合：
- 使用select函數后，會將
沒有就緒的文件描述符在集合中去除，所以需要創(chuàng)建兩個文件描述符集合，一個是母本read_fds，類似于常量，保持不變，而另一個作為副本read_fds_t，類似于變量，可以改變；
fd_set read_fds;
FD_ZERO(&read_fds);
fd_set read_fds_t;
FD_ZERO(&read_fds_t);
- 六、把創(chuàng)建的套接字添加到要監(jiān)視的集合中：
FD_SET(sockfd,&read_fds);
int fd_max = 0;
fd_max = fd_max > sockfd ? fd_max : sockfd;
- 七、設置系統(tǒng)時間結構體變量，用來指定超時的時間：
struct timeval tm_out;
- 八、等待文件描述符中的事件是否就緒，成功則返回就緒的文件描述符的個數（select函數）：
- select函數：
#include <sys/select.h>
int select(int nfds, fd_set *readfds, fd_set *writefds,
fd_set *exceptfds, struct timeval *timeout);
/*
參數：
nfds： 要監(jiān)視的最大文件描述符+1
readfds： 要監(jiān)視的讀文件描述符集合 不關心可以傳NULL
writefds： 要監(jiān)視的寫文件描述符集合 不關心可以傳NULL
exceptfds： 要監(jiān)視的異常文件描述符集合 不關心可以傳NULL
timeout： 超時時間 如果設置成NULL 會一直阻塞 直到有文件描述符就緒
返回值：
成功 就緒的文件描述符的個數
超時 0
失敗 -1 重置錯誤碼
*/
//struct timeval 可以指定超時時間
//如果結構體的兩個成員都為0 表示非阻塞
struct timeval {
long tv_sec; //秒
long tv_usec; //微秒
};
void FD_CLR(int fd, fd_set *set); //將文件描述符在集合中刪除
int FD_ISSET(int fd, fd_set *set); //判斷文件描述符是否還在集合中
// 返回0 表示不在了 非0 表示在
void FD_SET(int fd, fd_set *set); //向集合中添加一個文件描述符
void FD_ZERO(fd_set *set); //清空集合
if(-1 == (ret = select(fd_max + 1,&read_fds_t,NULL,NULL,&tm_out)))
{
perror("select error");
exit(-1);
}
else if(0 == ret)
{
puts("timeout!!!!!");
putchar('\n');
continue;
}
- 九、遍歷文件描述符集合，判斷哪些文件描述符已經準備就緒：
for(int i = 3; i < fd_max + 1 && 0 != ret; i++)
{
...
}
- 十、判斷文件描述符是否還在集合中，并且接收來自客戶端的數據（recv函數）和給客戶端發(fā)送應答消息（send函數）：
if(FD_ISSET(i,&read_fds_t))
{
//說明有新的客戶端連接服務器
if(i == sockfd)
{
if(-1 == (accept_fd = accept(sockfd,NULL,NULL)))
{
perror("accept error");
exit(-1);
}
printf("客戶端[%d]連接到服務器\n",accept_fd);
//將新連接的客戶端的套接字添加到要監(jiān)視的集合中
FD_SET(accept_fd,&read_fds);
fd_max = fd_max > accept_fd ? fd_max : accept_fd;
}
else //之前連接的客戶端在向服務器發(fā)送信息
{
memset(buf,0,sizeof(buf));
if(-1 == (nbytes = recv(i,buf,sizeof(buf),0)))
{
perror("recv error");
exit(-1);
}
else if(0 == nbytes)
{
printf("客戶端[%d]已斷開連接\n",i);
//將已斷開連接客戶端的套接字在文件描述符集合中剔除
FD_CLR(i,&read_fds);
//關閉套接字
close(i);
continue;
}
if(!strncmp(buf,"quit",4))
{
printf("客戶端[%d]已退出\n",i);
//將已斷開連接客戶端的套接字在文件描述符集合中剔除
FD_CLR(i,&read_fds);
//關閉套接字
close(i);
continue;
}
printf("客戶端[%d]發(fā)來信息[%s]\n",i,buf);
//組裝應答消息
strcat(buf,"----------k");
//給客戶端發(fā)送應答消息
if(-1 == send(i,buf,sizeof(buf),0))
{
perror("send error");
exit(-1);
}
}
ret--; //減少遍歷次數
}
- 十一、關閉套接字（close函數）：
poll實現TCP高并發(fā)服務器的流程：
- 一、創(chuàng)建套接字（socket函數）：
- 二、填充服務器的網絡信息結構體：
- 三、套接字和服務器的網絡信息結構體進行綁定（bind函數）：
- 四、套接字設置成被動監(jiān)聽（listen函數）：
- 五、創(chuàng)建要監(jiān)聽的文件描述符集合并清空文件描述符集合：
//創(chuàng)建要監(jiān)聽的文件描述符集合
struct pollfd new_fds[2048] = {0};
//清空文件描述符集合
for(int i = 0; i < 2048; ++i)
{
new_fds[i].fd = -1;
}
- 六、把創(chuàng)建的套接字添加到要監(jiān)視的集合中：
FD_SET(sockfd,&read_fds);
int fd_max = 0;
fd_max = fd_max > sockfd ? fd_max : sockfd;
- 七、套接字添加到要監(jiān)視的集合中，并且設置要監(jiān)聽的事件：
//套接字添加到要監(jiān)視的集合中
new_fds[0].fd = sockfd;
//設置要監(jiān)聽的事件
new_fds[0].events |= POLLIN;
- 八、記錄文件描述符集合中最大的文件描述符，并且設置超時的時間：
//記錄文件描述符集合中最大的文件描述符
int fd_max = 0;
fd_max = fd_max > sockfd ? fd_max : sockfd;
//設置超時的時間
int tm_out = 10000;
- 九、等待文件描述符中的事件是否就緒，成功則返回就緒的文件描述符的個數（poll函數）：
-
poll實現TCP中型并發(fā)服務器與select實現TCP小型并發(fā)服務器的區(qū)別就是無需每次重置集合,并且可以設置要監(jiān)視的最大文件描述符的個數，而select至多監(jiān)視1024個文件描述符； - poll函數：
#include <poll.h>
int poll(struct pollfd *fds, nfds_t nfds, int timeout);
/*
參數：
fds：要監(jiān)視的文件描述符的集合指向自定義的結構體數據
nfds：fds中已經使用的項目的個數
timeout：超時時間單位是毫秒
設置成10000 表示10s
-1 永久阻塞
0 非阻塞
返回值：
0 超時
-1 出錯 重置錯誤碼
正數 成功 返回的就緒的文件描述符的個數
*/
struct pollfd {
int fd; /* 文件描述符 設置成-1 內核就不再監(jiān)視這一位了*/
short events; /* 要監(jiān)視的事件 */
short revents; /* 返回的事件 */
};
/*
要監(jiān)視的事件是用位運算或起來的
要監(jiān)視的事件放在events字段,而實際就緒的事件在revents字段返回
POLLIN 讀事件
POLLOUT 寫時間
POLLERR 異常事件
*/
if(-1 == (ret = poll(new_fds,fd_max,tm_out)))
{
perror("poll error");
exit(-1);
}
else if(0 == ret)
{
puts("timeout!!!!!");
putchar('\n');
continue;
}
- 十、遍歷文件描述符集合，判斷哪些文件描述符已經準備就緒：
for(k = 0; k <= fd_max && ret != 0; ++k)
{
...
}
- 十一、找到實際就緒的事件的文件描述符，并且接收來自客戶端的數據（recv函數）和給客戶端發(fā)送應答消息（send函數）：
//找到實際就緒的事件的文件描述符
if(0 != (new_fds[k].revents & POLLIN))
{
//說明有新的客戶端連接服務器
if(new_fds[k].fd == sockfd)
{
if(-1 == (accept_fd = accept(sockfd,NULL,NULL)))
{
perror("accept error");
exit(-1);
}
printf("客戶端[%d]連接到服務器\n",accept_fd);
//將新連接的客戶端的套接字添加到要監(jiān)視的集合中
//遍歷文件描述符集合，給新的文件描述符找一個位置
for(j = 0; j < 2048; j++)
{
if(-1 == new_fds[j].fd)
{
new_fds[j].fd = accept_fd;
new_fds[j].events |= POLLIN;
fd_max = fd_max > accept_fd ? fd_max : accept_fd;
break;
}
}
if(2048 == j)
{
//此時集合容量滿了
close(accept_fd);
}
}
else //之前連接的客戶端在向服務器發(fā)送信息
{
memset(buf,0,sizeof(buf));
if(-1 == (nbytes = recv(new_fds[k].fd,buf,sizeof(buf),0)))
{
perror("recv error");
exit(-1);
}
else if(0 == nbytes)
{
printf("客戶端[%d]已斷開連接\n",new_fds[k].fd);
//將已斷開連接客戶端的套接字在文件描述符集合中剔除
close(new_fds[k].fd);
new_fds[k].fd = -1;
continue;
}
if(!strncmp(buf,"quit",4))
{
printf("客戶端[%d]已退出\n",new_fds[k].fd);
//將已斷開連接客戶端的套接字在文件描述符集合中剔除
close(new_fds[k].fd);
new_fds[k].fd = -1;
continue;
}
printf("客戶端[%d]發(fā)來信息[%s]\n",new_fds[k].fd,buf);
//組裝應答消息
strcat(buf,"----------k");
//給客戶端發(fā)送應答消息
if(-1 == send(new_fds[k].fd,buf,sizeof(buf),0))
{
perror("send error");
exit(-1);
}
}
ret--; //減少遍歷次數
}
- 十二、關閉套接字（close函數）：
epoll實現TCP高并發(fā)服務器的流程：
- 一、創(chuàng)建套接字（socket函數）：
-
通信域選擇IPV4網絡協(xié)議、套接字類型選擇流式；
int sock_fd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0); //通信域選擇IPV4、套接字類型選擇流式
- 二、填充服務器和客戶機的網絡信息結構體：
- 1.分別定義服務器網絡信息結構體變量
serveraddr和客戶機網絡信息結構體變量clientaddr； - 2.分別求出服務器和客戶機的網絡信息結構體變量的內存空間大小，以作備用；
- 3.網絡信息
結構體清0； - 4.使用
IPV4網絡協(xié)議AF_INET； - 5.在終端預留服務器端主機的
IP地址：inet_addr(argv[1])； - 6.在終端預留服務器端網絡字節(jié)序的
端口號：htons(atoi(argv[2]))；
struct sockaddr_in serveraddr; //定義服務器網絡信息結構體變量
struct sockaddr_in clientaddr;
socklen_t serveraddr_len = sizeof(serveraddr);//求出服務器結構體變量的內存空間大小
socklen_t clientaddr_len = sizeof(clientaddr);//求出客戶機結構體變量的內存空間大小
memset(&serveraddr,0,serveraddr_len); //服務器結構體清零
memset(&clientaddr,0,clientaddr_len);//客戶機結構體清零
serveraddr.sin_family = AF_INET; //使用IPV4網絡協(xié)議
serveraddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(argv[1]); //IP地址
serveraddr.sin_port = htons(atoi(argv[2]));//網絡字節(jié)序的端口號
- 三、設置允許端口復用（setsockopt函數）：
- setsockopt函數：
- 功能：設置套接字屬性；
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
int setsockopt(int sockfd, int level, int optname,
const void *optval, socklen_t optlen);
/*
參數：
sockfd：套接字
level： 選項的級別
套接字API級別 SOL_SOCKET
TCP級別 IPPROTO_TCP
IP級別 IPPROTO_IP
optname：選項的名字
套接字API級別
SO_BROADCAST 是否允許發(fā)送廣播
SO_RCVBUF 接收緩沖區(qū)的大小
SO_SNDBUF 發(fā)送緩沖區(qū)的大小
SO_RCVTIMEO 接收超時時間
參數使用的是 struct timeval 結構體
如果超時了 函數調用會立即返回-1
并將錯誤碼置成 EAGAIN
SO_SNDTIMEO 發(fā)送超時時間
SO_REUSEADDR 端口復用
TCP級別
TCP_NODELAY 使能/禁用Nagle算法
IP級別
IP_ADD_MEMBERSHIP 設置加入多播組
optval： 選項的值
沒有特殊說明時 使用的都是int類型
optlen：optval的大小
返回值：
成功 0
失敗 -1 重置錯誤碼
*/
- 特別注意：
- 使用setsockopt設置允許端口復用時，其在代碼的位置在填充網絡信息結構體和bind之間；
int reuse = 1;
if(-1 == (setsockopt(sock_fd,SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,&reuse,sizeof(reuse))))
{
perror("setsockopt error");
exit(-1);
}
-
四、套接字和服務器的網絡信息結構體進行綁定（bind函數）：
-
五、套接字設置成被動監(jiān)聽（listen函數）：
-
六、創(chuàng)建紅黑樹（epoll_create函數）：文章來源：http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-804858.html
#include <sys/epoll.h>
int epoll_create(int size);
/*
功能：
創(chuàng)建epoll/創(chuàng)建epoll實例的描述符
參數：
size:參數已經被忽略了，只需要填寫大于0的值即可
返回值：
epoll_create 調用成功時會返回一個非負整數epfd，
表示新創(chuàng)建的 epoll 實例的文件描述符，
如果調用失敗則返回 -1，并設置 errno 變量以指示具體錯誤原因
*/
int epfd = epoll_create(1);
if(-1 == epfd)
{
perror("epoll_create error");
exit(-1);
}
- 七、定義事件結構體變量和存放就緒事件描述符的數組：
-
事件結構體：
epoll_event用于描述一個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 讀 / EPOLLOUT 寫
epoll_data_t data; //存放用戶的數據
};
struct epoll_event event;
struct epoll_event events[N];
- 八、將關心的文件描述符加入到紅黑樹（epoll_ctl函數）：
- 功能：epoll的控制操作或者用于向 epoll 實例中添加、修改、刪除事件；
- epoll_ctl函數：
int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event);
/*
參數：
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：刪除
fd:被操作的文件描述符
event:（事件）結構體指針
返回值：
成功返回0，
失敗返回-1 置位錯誤碼
*/
//添加要檢測事件的描述符
event.events = EPOLLIN;
event.data.fd = sock_fd;
//將關心的文件描述符加入到紅黑樹
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緒，成功則返回就緒的文件描述符的個數（epoll_wait函數）：
- epoll_wait函數：
int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event *events,int maxevents, int timeout);
/*
參數：
epfd:epoll的文件描述符
events:準備好的事件的結構體地址
maxevents:返回的最大的文件描述符的個數
timeout:超時
>0 :毫秒級別的超時時間
=0 :立即返回
=-1:不關心超時時間
返回值：
成功返回準備好的文件描述符的個數
返回0代表超時時間到了
失敗返回-1置位錯誤碼
*/
if(-1 == (ret = epoll_wait(epfd,events,N,-1)))
{
perror("epoll_wait error");
exit(-1);
}
- 十、遍歷就緒的文件描述符集，判斷哪些文件描述符已經準備就緒：
for(int i = 0; i < ret; ++i)
{
...
}
- 十一、找到實際就緒的事件的文件描述符，并且接收來自客戶端的數據（recv函數）和給客戶端發(fā)送應答消息（send函數）：
if(events[i].data.fd == sock_fd)
{
//獲取連接成功后新的客戶端
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]客戶端[%s:%d]連接到了服務器\n",new_fd,inet_ntoa(clientaddr.sin_addr),ntohs(clientaddr.sin_port));
//添加要檢測的文件描述符
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]成功掛載在紅黑樹上\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]客戶端斷開了服務器\n",old_fd);
//關閉對應的文件描述符
close(old_fd);
//剔除掛在樹上對應的文件描述符
epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_DEL,old_fd,&event);
}
if(!strncmp(buf,"quit",4))
{
printf("文件描述符[%d]客戶端退出了服務器\n",old_fd);
//關閉對應的文件描述符
close(old_fd);
//剔除掛在樹上對應的文件描述符
epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_DEL,old_fd,&event);
}
printf("文件描述符[%d]客戶端發(fā)來數據[%s]\n",old_fd,buf);
//組裝應答消息
strcat(buf,"-----k");
//給客戶端發(fā)送應答消息
send(old_fd,buf,sizeof(buf),0);
- 十二、關閉套接字（close函數）：
select、poll、epoll三者的區(qū)別：
文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-804858.html
到了這里，關于TCP高并發(fā)服務器簡介（select、poll、epoll實現與區(qū)別）的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內容，請在右上角搜索TOY模板網以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關文章，希望大家以后多多支持TOY模板網！
