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嵌入式学习日记（36）TCP并发服务器构建——epoll

news 2025/9/2 8:16:03

select特点：

1. 使用位图（数组）实现对文件描述符集合的保存，最多允许同时监测1024个文件描述符；
2. 需要应用和内核层的反复数据（文件描述符集合表）拷贝；
3. 返回的集合表需要遍历寻找到达的事件；
4. 只能工作在水平触发模式（低速模式），不能工作在边沿触发模式（高速模式）。

poll特点：

1. 使用链表实现对文件描述符集合的保存，没有了监测的文件描述符上限限制；
2. 需要应用和内核层的反复数据（文件描述符集合表）拷贝；
3. 返回的集合表需要遍历寻找到达的事件；
4. 只能工作在水平触发模式（低速模式），不能工作在边沿触发模式（高速模式）。

epoll特点：

1. 使用红黑树（二叉树）实现文件描述符集合的存储，没有文件描述符上限限制，提高查找效率；
2. 将文件描述符集合创建在内核层，避免了应用层和内核层的反复数据拷贝；
3. 返回的是到达事件，不需要遍历，只需要处理事件即可；
4. 可工作在水平触发模式（低速模式），也可工作在边沿触发模式（高速模式）。

epoll构建流程：

1. 创建文件描述符集合： int epoll_create(int size);
2. 添加关注的文件描述符：int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event);
3. epoll通知内核开始进行事件监测：int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event *events, int maxevents, int timeout);
4. epoll返回时，获取到达事件的结果
5. 根据到达事件做任务处理

int epoll_create(int size);
功能：通知内核创建文件描述符集合
参数：
size：监测的文件描述符个数
返回值：
成功：文件描述符（代表内核创建的集合）
失败：-1

int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event);
功能：对epoll的文件描述符集合进行操作
参数：
epfd：创建的epoll集合
op：对文件描述符集合进行的操作
EPOLL_CTL_ADD ：添加文件描述符到集合
EPOLL_CTL_MOD ：修改集合中的文件描述符
EPOLL_CTL_DEL ：删除集合中的文件描述符
fd：要操作的文件描述符
event：文件描述符对应的事件
typedef union epoll_data {
void *ptr;
int fd;
uint32_t u32;
uint64_t u64;
} epoll_data_t;

struct epoll_event {
uint32_t events; /* Epoll events */
epoll_data_t data; /* User data variable */
};
events：文件描述符的事件：
EPOLLIN：读事件
EOPLLOUT：写事件
data.fd : 关注的文件描述符

返回值：
成功：0
失败：-1
int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event *events,
int maxevents, int timeout);
功能：通知内核开始监测文件描述符的事件
参数：
epfd：监测的文件描述符集合
events：保存返回的到达事件的结果（数组）
struct epoll_event evs[MAX_FD_CNT]；
evs;
maxevents：最大的事件个数
timeout：监测的超时时间
-1 ：不设置超时（一直阻塞）

返回值：
成功：到达的事件的个数
失败：-1
利用epoll构建并发服务器

#include "head.h"#define SER_PORT 50001
#define SER_IP "192.168.0.180"
int n = 1;int init_tcp_ser()
{int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);if (sockfd < 0){perror("socket error");return -1;}struct sockaddr_in seraddr;seraddr.sin_family = AF_INET;seraddr.sin_port = htons(SER_PORT);seraddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(SER_IP);int ret = bind(sockfd, (struct sockaddr *)&seraddr, sizeof(seraddr));if (ret < 0){perror("bind error");close(sockfd);return -1;}ret = listen(sockfd, 5);if (ret < 0){perror("listen error");close(sockfd);return -1;}return sockfd;
}int epoll_fd_add(int epfds, int fd, uint32_t events)
{struct epoll_event ev;ev.events = events;ev.data.fd = fd;int ret = epoll_ctl(epfds, EPOLL_CTL_ADD, fd, &ev);if (ret < 0){perror("add error");return -1;}return 0;
}int main()
{struct sockaddr_in cliaddr;socklen_t clilen = sizeof(cliaddr);int sockfd = init_tcp_ser();if (sockfd < 0){return -1;}int epfds = epoll_create(n);if (epfds < 0){perror("epoll_create error");return -1;}epoll_fd_add(epfds, sockfd, EPOLLIN);struct epoll_event evs[1024];char buff[1024] = {0};while (1){int count = epoll_wait(epfds, evs, n, -1);if (count < 0){perror("epoll_wait error");return -1;}for (int i = 0; i < count; ++i){if (evs[i].data.fd == sockfd){int connfd = accept(sockfd, (struct sockaddr *)&cliaddr, &clilen);if (connfd < 0){perror("accept error:");return -1;}epoll_fd_add(epfds, connfd, EPOLLIN);++n;}else{memset(buff, 0, sizeof(buff));ssize_t cnt = recv(evs[i].data.fd, buff, sizeof(buff), 0);if (cnt < 0){perror("receive error");epoll_ctl(epfds, EPOLL_CTL_DEL, evs[i].data.fd,NULL);close(evs[i].data.fd);continue;}else if (cnt == 0){printf("offline\n");epoll_ctl(epfds, EPOLL_CTL_DEL, evs[i].data.fd,NULL);close(evs[i].data.fd);break;}printf("%s\n", buff);}}}close(sockfd);return 0;
}

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