1、epoll实现 IO复用
epoll的提出--》它所支持的文件描述符上限是系统可以最大打开的文件的数目；eg：1GB机器上，这个上限10万个左右。 每个fd上面有callback(回调函数)函数，只有活跃的fd才有主动调用callback，不需要轮询。 注意： Epoll处理高并发，百万级，不关心底层怎样实现，只需要会调用就可以。
函数接口
#include <sys/epoll.h>
int epoll_create(int size);
功能：创建红黑树根节点
参数：size：不作为实际意义值 >0 即可
返回值：成功时返回epoll文件描述符，失败时返回-1。
int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event);
功能：控制epoll属性
epfd:epoll_create函数的返回句柄。7、】=
op:表示动作类型。有三个宏 来表示：
EPOLL_CTL_ADD：注册新的fd到epfd中
EPOLL_CTL_MOD：修改已注册fd的监听事件
EPOLL_CTL_DEL：从epfd中删除一个fd
Fd:需要监听的fd。
event:告诉内核需要监听什么事件
EPOLLIN:表示对应文件描述符可读
EPOLLOUT:可写
EPOLLPRI：有紧急数据可读；
EPOLLERR：错误；
EPOLLHUP：被挂断；
EPOLLET：触发方式，边缘触发；(默认使用边缘触发)
ET模式：表示状态的变化；
返回值：成功时返回0，失败时返回-1
typedef union epoll_data
{
void* ptr;(无效)
int fd;
uint32_t u32;
uint64_t u64;
} epoll_data_t;
struct epoll_event
{
uint32_t events； / * Epoll事件* /
epoll_data_t data； / *用户数据变量* /
};
//等待事件到来
int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event * events, int maxevents, int timeout);
功能：等待事件的产生，类似于select的用法
epfd:句柄；
events：用来保存从内核得到事件的集合；
maxevents:表示每次能处理事件最大个数；
timeout：超时时间，毫秒，0立即返回，-1阻塞
成功时返回发生事件的文件描述个数，失败时返回-1
select,poll都属于 同步IO机制(轮询)
epoll属于异步IO机制(不轮询):
epoll的提出--》它所支持的文件描述符上限是系统可以最大打开的文件的数目；
eg：1GB机器上，这个上限10万个左右。
每个fd上面有callback(回调函数)函数，只有产生事件的fd才有主动调用callback，不需要轮询。
注意：
Epoll处理高并发，百万级
- 红黑树： 是特殊的二叉树(每个节点带有属性)，Epoll怎样能监听很多个呢？首先创建树的根节点，每个节点都是一个fd以结构体的形式存储（节点里面包含了一些属性，callback函数）
- 就绪链表： 当某一个文件描述符产生事件后，会自动调用callback函数，通过回调callback函数来找到链表对应的事件（读时间还是写事件)。
2、epoll特点
- 监听的最大的文件描述符没有个数限制（取决与你自己的系统 1GB - 10万个左右）
- 异步I/O，epoll当有事件产生被唤醒之后，文件描述符主动调用callback(回调函数)函数直接拿到唤醒的文件描述符，不需要轮询，效率高
3.epoll不需要重新构造文件描述符表，只需要从用户空间向内核空间拷贝一次数据即可.
3、epoll的流程:
Epoll的使用:
1.创建红黑树 和 就绪链表
2.添加文件描述符和事件信息到树上
3.阻塞等待事件的产生，一旦产生事件，则进行处理
4.根据链中准备处理的文件描述符 进行处理
epoll 要使用一组函数: epoll_create 创建红黑树 和 就序列表
epoll_ctl 添加文件描述符和事件到树上 / 从树上删除
epoll_wait 等待事件产生
1）epoll_create 创建红黑树以及链表
头文件:#include <sys/epoll.h>
声明:int epoll_create(int size);
功能：创建红黑树根节点(创建epoll实例) , 同时也会创建就绪链表
返回值：成功时返回一个实例(二叉树句柄)，失败时返回-1。
2）epoll_ctl 控制epoll属性
声明: int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event);
功能：控制epoll属性,比如给红黑树添加节点
参数: 1. epfd: epoll_create函数的返回句柄。//一个标识符
2. op:表示动作类型,有三个宏:
EPOLL_CTL_ADD：注册新的fd到epfd中
EPOLL_CTL_MOD：修改已注册fd的监听事件
EPOLL_CTL_DEL：从epfd中删除一个fd
3. 要操作的文件描述符
4. 结构体信息:
typedef union epoll_data
{
int fd; //要添加的文件描述符
uint32_t u32; typedef unsigned int
uint64_t u64; typedef unsigned long int
} epoll_data_t;
struct epoll_event
{
uint32_t events； 事件
epoll_data_t data； //共用体(看上面)
};
关于events事件:
EPOLLIN: 表示对应文件描述符可读
EPOLLOUT: 可写
EPOLLPRI：有紧急数据可读；
EPOLLERR：错误；
EPOLLHUP：被挂断；
EPOLLET：触发方式，边缘触发；(默认使用边缘触发)
ET模式：表示状态的变化；
NULL: 删除一个文件描述符使用,无事件
返回值：成功:0， 失败:-1
3）epoll_wait等待事件产生
声明: int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event * events, int maxevents, int timeout);
功能：等待事件产生
内核会查找红黑树中有事件响应的文件描述符, 并将结构体放入就绪链表
就绪链表中的内容, 执行epoll_wait会同时复制到第二个参数events
参数: epfd:句柄；
events：用来保存从就绪链表中响应事件的集合；
maxevents: 表示每次在链表中拿取响应事件的个数；
timeout：超时时间，毫秒，0立即返回 ，-1阻塞
返回值: 成功: 实际从链表中拿出的数目 失败时返回-1
练习epoll实现服务器端
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h> /* See NOTES */
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <netinet/ip.h> /* superset of previous */
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/epoll.h>
int main(int argc, char const *argv[])
{
if (argc < 2)
{
printf("plase input <ip><port>\n");
return -1;
}
//1.创建套接字,用于链接
int sockfd;
int acceptfd;
sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
if (sockfd < 0)
{
perror("socket err");
return -1;
}
printf("sockfd:%d\n", sockfd);
//2.绑定 ip+port 填充结构体
struct sockaddr_in saddr;
saddr.sin_family = AF_INET; //协议族ipv4
saddr.sin_port = htons(atoi(argv[1])); //端口号,htons将无符号短整数hostshort从主机字节顺序到网络字节顺序。
saddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("0.0.0.0"); //ip地址,转化为16进制表示
socklen_t len = sizeof(saddr); //结构体大小
//bind绑定ip和端口
if (bind(sockfd, (struct sockaddr *)&saddr, len) < 0)
{
perror("bind err");
return -1;
}
printf("bind success\n");
//3.启动监听,把主动套接子变为被动套接字
if (listen(sockfd, 1) < 0)
{
perror("listen err");
return -1;
}
printf("listen success\n");
//引入epoll
//创建结构体变量
struct epoll_event event;
struct epoll_event revents[32];//存放epoll_wait拿取的内容
//1.创建树
int epfd=epoll_create(1);
// if (epfd = epoll_creat(1) < 0)
// {
// perror(" creat err");
// return -1;
// }
//2.将关心的文件描述符添加到树上
//标准输入上树
event.events = EPOLLIN | EPOLLET;
event.data.fd = 0;
epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, 0, &event);
//套接字上树
event.data.fd = sockfd;
epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, sockfd, &event);
char buf[64] = {0};//字符数组
//3.在链表中取事件
while (1)
{
//3.阻塞 等待文件描述符产生事件
int ret = epoll_wait(epfd, revents, 10, -1);
if (ret < 0)
{
perror(" epoll_wait err");
return -1;
}
//4.根据文件描述符 进行处理
for (int i = 0; i < ret; i++)
{
if (revents[i].data.fd == 0)
{
//5.执行操作
fgets(buf, sizeof(buf), stdin);
if (buf[strlen(buf)] == '\0') //去掉fgets补的'\n'
{
buf[strlen(buf) - 1] = '\0';
}
send(event.data.fd, buf, sizeof(buf), 0); //发送
}
else if (revents[i].data.fd == sockfd)
{
int acceptfd = accept(sockfd, (struct sockaddr *)&saddr, &len);
if (acceptfd < 0)
{
perror("accept is err:");
return -1;
}
printf("fd: %d ip: %s port: %d is connect\n",acceptfd, inet_ntoa(saddr.sin_addr), ntohs(saddr.sin_port));
event.data.fd = acceptfd;//新的acceptfd上树
event.events = EPOLLIN | EPOLLET;
epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, acceptfd, &event);
}
else
{
int recvbyte = recv(revents[i].data.fd, buf, sizeof(buf), 0);
if (recvbyte < 0)
{
perror("recv is err:");
return -1;
}
else if (recvbyte == 0)
{
printf("client is exit\n");
close(revents[i].data.fd);
epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_DEL, revents[i].data.fd, NULL);
}
else
{
printf("%d : %s\n", revents[i].data.fd, buf);
}
}
}
}
close(sockfd);
close(acceptfd);
return 0;
}
