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epoll使用实例：TCP服务端处理多个客户端请求
上篇文章，介绍了Unix域的socket通信，并通过实例测试了TCP和UDP两种传输方式。本篇，在上篇例程的基础上，来学习epoll的多路复用功能，通过给服务端增加epoll监听功能，实现对多个客户端的数据进行接收。
epoll的全称为eventpoll，是linux内核实现IO多路复用的一个实现。epoll是select和poll的升级版，相较于这两个前辈，epoll改进了工作方式，使之更加高效。本篇暂不介绍epoll的内部实现原理，先来介绍如何使用epoll来实现多路复用功能。
1 epoll介绍
1.1 epoll创建
int epoll_create(int size); //监听个数- 1
1.2 epoll事件设置
int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event)- 1
第一个参数epfd是epoll_create()的返回值，
第二个参数op表示动作，用三个宏来表示：-
EPOLL_CTL_ADD：注册新的fd到epfd中；
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EPOLL_CTL_MOD：修改已经注册的fd的监听事件；
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EPOLL_CTL_DEL：从epfd中删除一个fd；
第三个参数是需要监听的fd，
第四个参数是告诉内核需要监听什么事，
struct epoll_event结构如下：struct epoll_event { __uint32_t events; /* Epoll events */ epoll_data_t data; /* User data variable */ };- 1
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events可以是以下几个宏的集合：
- EPOLLIN ：表示对应的文件描述符可以读（包括对端SOCKET正常关闭）；
- EPOLLOUT：表示对应的文件描述符可以写；
- EPOLLPRI：表示对应的文件描述符有紧急的数据可读（这里应该表示有带外数据到来）；
- EPOLLERR：表示对应的文件描述符发生错误；
- EPOLLHUP：表示对应的文件描述符被挂断；
- EPOLLET： 将EPOLL设为边缘触发(Edge Triggered)模式，这是相对于水平触发(Level Triggered)来说的。
- EPOLLONESHOT：只监听一次事件，当监听完这次事件之后，如果还需要继续监听这个socket的话，需要再次把这个socket加入到EPOLL队列里
1.3 epoll监听
int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event * events, int maxevents, int timeout)- 1
等待事件的产生，类似于select()调用。
参数events用来从内核得到事件的集合，
maxevents告之内核这个events有多大，这个maxevents的值不能大于创建epoll_create()时的size，
参数timeout是超时时间（毫秒，0会立即返回，-1将不确定，也有说法说是永久阻塞）。
该函数返回需要处理的事件数目，如返回0表示已超时。2 编程实例测试
本次测试在上篇Unix域socket通信代码的基础上进行修改，只使用TCP方式的socket通信进行测试。
上篇的测试代码，服务端接收到一个客户端的连接后，就仅对该客户端进行服务，没有再接收其它客户端的处理逻辑，本篇要实现的，就是一个服务端，能够接收多个客户端的数据。
编程之前，先来看下要实现的程序结构，其中黄色的部分为本篇在上篇例程的基础上，需要增加的部分。
只需对服务端程序进行修改，添加epoll监听功能，客户端程序不需要修改。
2.1 为socket服务端增加epoll监听功能
TCP服务端的代码修改后如下，主要的修改在listen之后，创建一个epoll，然后把服务端的socketfd加入epoll进行监听：
- 当有新的客户端请求连接时，服务端的socketfd会收到事件，进而epoll会收到服务端socketfd的EPOLLIN事件，此时可以让服务端接受客户端的请求，并把创建的客户端fd也加入到epoll进行监听
- 当客户端连接成功并被epoll监听后，客户端再发消息过来，epoll就会收到对应客户端fd的EPOLLIN事件，此时可以让服务端读取客户端的消息
#define LISTEN_MAX 5 #define EPOLL_FDSIZE LISTEN_MAX #define EPOLL_EVENTS 20 #define CLIENT_NUM 3 void EpollAddEvent(int epollfd, int fd, int event) { PRINT("epollfd:%d add fd:%d(event:%d)\n", epollfd, fd, event); struct epoll_event ev; ev.events = event; ev.data.fd = fd; epoll_ctl(epollfd, EPOLL_CTL_ADD, fd, &ev); } void TcpServerThread() { //------------socket int sockfd = socket(AF_UNIX, SOCK_STREAM, 0); if (sockfd < 0) { PRINT("create socket fail\n"); return; } PRINT("create socketfd:%d\n", sockfd); struct sockaddr_un addr; memset (&addr, 0, sizeof(addr)); addr.sun_family = AF_UNIX; strcpy(addr.sun_path, UNIX_TCP_SOCKET_ADDR); //------------bind if (bind(sockfd, (struct sockaddr *)&addr, sizeof(addr))) { PRINT("bind fail\n"); return; } PRINT("bind ok\n"); //------------listen if (listen(sockfd, LISTEN_MAX)) { PRINT("listen fail\n"); return; } PRINT("listen ok\n"); //------------epoll--------------- int epollfd = epoll_create(EPOLL_FDSIZE); if (epollfd < 0) { PRINT("epoll create fail\n"); return; } PRINT("epoll create fd:%d\n", epollfd); EpollAddEvent(epollfd, sockfd, EPOLLIN); struct epoll_event events[EPOLL_EVENTS]; while(1) { PRINT("epoll wait...\n"); int num = epoll_wait(epollfd, events, EPOLL_EVENTS, -1); PRINT("epoll wait done, num:%d\n", num); for (int i = 0;i < num;i++) { int fd = events[i].data.fd; if (EPOLLIN == events[i].events) { //接受客户端的连接请求 if (fd == sockfd) { //------------accept int clientfd = accept(sockfd, NULL, NULL); if (clientfd == -1) { PRINT("accpet error\n"); } else { PRINT("=====> accept new clientfd:%d\n", clientfd); EpollAddEvent(epollfd, clientfd, EPOLLIN); } } //读取客户端发来的数据 else { char buf[BUF_SIZE] = {0}; //------------recv size_t size = recv(fd, buf, BUF_SIZE, 0); //size = read(clientfd, buf, BUF_SIZE); if (size > 0) { PRINT("recv from clientfd:%d, msg:%s\n", fd, buf); } } } } } PRINT("end\n"); }- 1
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2.2 启动多个客户端进行测试
修改主程序，创建多个客户端线程，产生多个客户端，去连接同一个服务端，来测试epoll监听多个事件的功能。
int main() { unlink(UNIX_TCP_SOCKET_ADDR); //创建一个服务端 thread thServer(TcpServerThread); //创建多个客户端 thread thClinet[CLIENT_NUM]; for (int i=0; i- 1
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本例中，CLIENT_NUM为3，使用3个客户端来测试epoll功能。
2.3 测试结果
在Ubuntu上编译运行，程序运行时的打印如下：
[TcpServerThread] create socketfd:3 [TcpServerThread] bind ok [TcpClientThread] create socketfd:4 [TcpServerThread] listen ok [TcpServerThread] epoll create fd:5 [EpollAddEvent] epollfd:5 add fd:3(event:1) [TcpServerThread] epoll wait... [TcpClientThread] create socketfd:6 [TcpClientThread] connect ok [TcpServerThread] epoll wait done, num:1 [TcpServerThread] =====> accept new clientfd:7 [EpollAddEvent] epollfd:5 add fd:7(event:1) [TcpServerThread] epoll wait... [TcpServerThread] epoll wait done, num:1 [TcpServerThread] recv from clientfd:7, msg:helloTCP(fd:4)1 [TcpServerThread] epoll wait... [TcpClientThread] create socketfd:8 [TcpClientThread] connect ok [TcpServerThread] epoll wait done, num:2 [TcpServerThread] recv from clientfd:7, msg:helloTCP(fd:4)2 [TcpServerThread] =====> accept new clientfd:9 [EpollAddEvent] epollfd:5 add fd:9(event:1) [TcpServerThread] epoll wait... [TcpServerThread] epoll wait done, num:1 [TcpServerThread] recv from clientfd:9, msg:helloTCP(fd:6)3 [TcpServerThread] epoll wait... [TcpClientThread] connect ok [TcpServerThread] epoll wait done, num:3 [TcpServerThread] =====> accept new clientfd:10 [EpollAddEvent] epollfd:5 add fd:10(event:1) [TcpServerThread] recv from clientfd:7, msg:helloTCP(fd:4)5 [TcpServerThread] recv from clientfd:9, msg:helloTCP(fd:6)6 [TcpServerThread] epoll wait... [TcpServerThread] epoll wait done, num:1 [TcpServerThread] recv from clientfd:10, msg:helloTCP(fd:8)4 [TcpServerThread] epoll wait... [TcpServerThread] epoll wait done, num:3 [TcpServerThread] recv from clientfd:10, msg:helloTCP(fd:8)7 [TcpServerThread] recv from clientfd:7, msg:helloTCP(fd:4)8 [TcpServerThread] recv from clientfd:9, msg:helloTCP(fd:6)9 [TcpServerThread] epoll wait... [TcpServerThread] epoll wait done, num:1 [TcpServerThread] recv from clientfd:7, msg:helloTCP(fd:4)10 [TcpServerThread] epoll wait... [TcpServerThread] epoll wait done, num:2 [TcpServerThread] recv from clientfd:9, msg:helloTCP(fd:6)12 [TcpServerThread] recv from clientfd:10, msg:helloTCP(fd:8)11 [TcpServerThread] epoll wait... [TcpServerThread] epoll wait done, num:3 [TcpServerThread] recv from clientfd:10, msg:helloTCP(fd:8)14 [TcpServerThread] recv from clientfd:7, msg:helloTCP(fd:4)13 [TcpServerThread] recv from clientfd:9, msg:helloTCP(fd:6)15 [TcpServerThread] epoll wait... [TcpServerThread] epoll wait done, num:3 [TcpServerThread] recv from clientfd:10, msg:helloTCP(fd:8)16 [TcpServerThread] recv from clientfd:7, msg:helloTCP(fd:4)17 [TcpServerThread] recv from clientfd:9, msg:helloTCP(fd:6)18 [TcpServerThread] epoll wait...- 1
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对结果标注一下，更容易理解程序运行过程：
可以看到，服务端依次接受了3个客户端的连接请求，然后可以接收3个客户端发来的数据。
3 总结
本篇介绍了linux软件开发中，epoll功能的使用，通过对TCP服务端增加epoll功能，实现一个服务端来处理多个客户端的功能。
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