在服务器端的面试中 epoll 是必问的考点，本文会从头写一个使用 epoll 的 echo 程序，如果对你有帮助，帮我点个赞吧
本文假设：你了解过一些「网络编程」，知道一个阻塞 echo 程序大致如何去写（echo 程序就是你发给服务器什么，服务器就发给你什么）
0X00 什么是 I/O 多路复用
如果不搞清楚这个问题，我们就不知道为什么使用 epoll。
「多路复用」本来是一个通信的专业术语，多个低成本的低速线路复用一个高成本的高速线路（如下图所示）。
「I/O 多路复用」就是多个 I/O 连接复用一个单线程，来实现多个 I/O 的管理。注意是管理啊！不是处理，读写可以在其他线程去做。
epoll 做了什么
在 Linux 中，一个 I/O 代表着一个 fd。
通过调用 epoll 相关的 api，我们可以实现：被通知哪个 fd 可以进行读写了
总结一下：就是 epoll 可以让我们在一个单线程内被通知哪个 fd 可以读写了，从而实现高效的读写 I/O。
0X01 使用 epoll 写一个 echo 程序
要把所有操作变成非阻塞
如果你写过一个阻塞的 echo 程序，里面所有的操作都是阻塞的，但是如果用 epoll 的话，建议把所有操作都变成非阻塞的
我们涉及的所有可能阻塞的 api 是：
- read/write
- accept
由于是对 fd 操作，所以仅需将 fd 设置为非阻塞的就可以了
void make_nonblocking(int fd) {
fcntl(fd, F_SETFL, O_NONBLOCK);
}
关于 read/write 在阻塞和非阻塞情况下的不同点如下：
代码
#include <sys/socket.h> /* basic socket definitions */
#include <netinet/in.h> /* sockaddr_in{} and other Internet defns */
#include <errno.h>
#include <fcntl.h> /* for nonblocking */
#include <signal.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <strings.h> /* for convenience */
#include <sys/epoll.h>
#include <stdarg.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#define LISTENQ 1024
#define SERV_PORT 1234
#define MAXEVENTS 1000
void make_nonblocking(int fd) {
fcntl(fd, F_SETFL, O_NONBLOCK);
}
void error(int status, int err, char *fmt, ...) {
va_list ap;
va_start(ap, fmt);
vfprintf(stderr, fmt, ap);
va_end(ap);
if (err)
fprintf(stderr, ": %s (%d)\n", strerror(err), err);
if (status)
exit(status);
}
int tcp_nonblocking_server_listen(int port) {
int listen_fd = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);
make_nonblocking(listen_fd);
struct sockaddr_in server_addr;
bzero(&server_addr, sizeof(server_addr));
server_addr.sin_family = AF_INET;
server_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
server_addr.sin_port = htons(port);
int rt1 = bind(listen_fd, (struct sockaddr *) &server_addr, sizeof(server_addr));
if (rt1 < 0) {
error(1, errno, "bind failed");
}
int rt2 = listen(listen_fd, LISTENQ);
if (rt2 < 0) {
error(1, errno, "listen failed");
}
signal(SIGPIPE, SIG_IGN);
return listen_fd;
}
int main() {
int listen_fd = tcp_nonblocking_server_listen(SERV_PORT);
struct epoll_event event;
struct epoll_event *events = calloc(MAXEVENTS, sizeof(event));
// 创建 epoll 实例
int efd = epoll_create1(0);
if (efd < 0) {
error(1, errno, "epoll create failed");
}
// 将监听 fd 放入 epoll 中
event.data.fd = listen_fd;
// 设置可读、边沿触发
event.events = EPOLLIN | EPOLLET;
printf("1\n");
if (epoll_ctl(efd, EPOLL_CTL_ADD, listen_fd, &event) == -1) {
printf("2\n");
error(1, errno, "epoll_ctl add listen fd failed");
}
while (1) {
// 阻塞读 event 事件
int n = epoll_wait(efd, events, MAXEVENTS, -1);
printf("epoll_wait wakeup\n");
for(int i = 0; i < n; i++) {
if ((events[i].events & EPOLLERR) ||
(events[i].events & EPOLLHUP) ||
!(events[i].events & EPOLLIN)) {
fprintf(stderr, "epoll error\n");
close(events[i].data.fd);
continue;
} else if (listen_fd == events[i].data.fd) {
struct sockaddr_in ss;
socklen_t slen = sizeof(ss);
int fd = accept(listen_fd, (struct sockaddr *) &ss, &slen);
if (fd < 0) {
error(1, errno, "accept failed");
} else {
make_nonblocking(fd);
event.data.fd = fd;
event.events = EPOLLIN;
if (epoll_ctl(efd, EPOLL_CTL_ADD, fd, &event) == -1) {
error(1, errno, "epoll_ctl add connection fd failed");
}
}
} else {
char buf[1000];
int size = 0;
int socket_fd = events[i].data.fd;
while(1) {
if ((n = read(socket_fd, buf, sizeof(buf))) < 0) {
if(errno != EAGAIN) {
error(1, errno, "read error");
}
printf("errno=%d n=%d break1\n", errno, n);
break;
} else if(n == 0) {
close(socket_fd);
break;
} else {
size += n;
if (write(socket_fd, buf, n) < 0) {
error(1, errno, "write error");
}
}
}
printf("size = %d\n", size);
}
}
}
free(events);
close(listen_fd);
return 0;
}
