长生栈
DC Wang
2022-03-25
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C linux socket - tcp - 线程池epoll

# C linux socket - tcp - select

# 封装原始socket库

  • myconnect.h
#ifndef __MYCONNECT_H_
#define __MYCONNECT_H_

#include<sys/socket.h>

int Accept(int __fd, struct sockaddr *__restrict__ __addr, socklen_t *__restrict__ __addr_len);
int Bind(int __fd, const struct sockaddr *__addr, socklen_t __len);
int Connect(int __fd, const struct sockaddr *__addr, socklen_t __len);
int Listen(int __fd, int __n);
int Socket(int __domain, int __type, int __protocol);
ssize_t Read(int __fd, void *__buf, size_t __nbytes);
ssize_t Write(int __fd, const void *__buf, size_t __n);
int Close(int __fd);

ssize_t Readn(int __fd, void *__buf, size_t n);
ssize_t Writen(int __fd, const void *__buf, size_t n);
ssize_t Readline(int __fd, void *__buf, size_t maxlen);

#endif
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  • myconnect.c
#include"myconnect.h"
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<unistd.h>
#include<errno.h>
#include<sys/socket.h>

#define handle_error(msg) \
           do { perror(msg); exit(EXIT_FAILURE); } while (0)

int Accept(int __fd, struct sockaddr *__restrict__ __addr, socklen_t *__restrict__ __addr_len)
{
    int n;
again:
    if ((n = accept(__fd, __addr, __addr_len)) < 0)
        if((errno==ECONNABORTED)||(errno==EINTR))
            goto again;
        else
            handle_error("accept");
    return n;
}

int Bind(int __fd, const struct sockaddr *__addr, socklen_t __len)
{
    int n;
    if ((n = bind(__fd, __addr, __len)) < 0)
        handle_error("bind");
    return n;
}

int Connect(int __fd, const struct sockaddr *__addr, socklen_t __len)
{
    int n;
    ;
    if ((n = connect(__fd, __addr, __len)) < 0)
        handle_error("connect");
    return n;
}

int Listen(int __fd, int __n)
{
    int n;
    if ((n = listen(__fd, __n)) < 0)
        handle_error("listen");
    return n;
}

int Socket(int __domain, int __type, int __protocol)
{
    int n;
    if ((n = socket(__domain, __type, __protocol)) < 0)
        handle_error("socket");
    return n;
}

/**
 * read返回值：
 *      1.> 0 实际读到的字节数
 *      2.= 0 数据读完（读到文件末尾、管道写端关闭、socket对端关闭）
 *      3.-1  异常
 *              1.errno==EINTR  被信号中断  重启/退出
 *              2.errno==EAGAIN（EWOULDBLOCK）  非阻塞方式读，并且没有数据
 *              3.其他情况  错误。---perror；  exit；
*/
ssize_t Read(int __fd, void *__buf, size_t __nbytes)
{
    ssize_t n;
again:
    if ((n = read(__fd, __buf, __nbytes)) == -1)
        if (errno == EINTR)
            goto again;
        else
            return -1;
    return n;
}

ssize_t Write(int __fd, const void *__buf, size_t __n)
{
    ssize_t n;
again:
    if((n=write(__fd,__buf,__n))==-1)
        if(errno==EINTR)
            goto again;
        else
            return -1;
    return n;
}

int Close(int __fd)
{
    int n;
    if((n=close(__fd))==-1)
        handle_error("close");
    return n;
}

/**
 * 读一定数量字符串，成功返回0，失败返回非零。
 * size_t n:应该读取的字节数
*/
ssize_t Readn(int __fd, void *__buf, size_t n)
{
    size_t nleft;           //unsigned int 剩余未读取的字节数
    ssize_t nread;          //int 实际读到的字节数
    char *ptr;

    ptr = __buf;
    nleft = n;              //n 未读取字节数
    while (nleft > 0)
    {
        if ((nread = read(__fd, ptr, nleft)) < 0)
        {
            if (errno == EINTR)
                nread = 0;
            else
                return -1;
        }
        else if (nread == 0)
            break;

        nleft -= nread;
        ptr += nread;
    }
    return n - nleft;
}

/*写一定数量字符串，成功返回0，失败返回-1或大于0的数*/
ssize_t Writen(int __fd, const void *__buf, size_t n)
{
    size_t nleft;
    ssize_t nwritten;
    const char *ptr = __buf;
    nleft = n;
    while (nleft > 0)
    {
        if((nwritten = write(__fd, ptr, nleft))<0)
        {
            if (errno == EINTR)
                nwritten = 0;
            else
                return -1;
        }
        else if (nwritten == 0)
            break;
        nleft -= nwritten;
        ptr += nwritten;
    }
    return nleft;
}

/*供Readline()使用*/
static ssize_t my_read(int __fd,char*ptr)
{
    static int read_cnt;
    static char *read_ptr;
    static char read_buff[100];

    if (read_cnt <= 0)
    {
again:
        if ((read_cnt = read(__fd, read_buff, sizeof(read_buff))) < 0)
        {
            if(errno==EINTR)
                goto again;
            return -1;
        }
        else if(read_cnt==0)
            return 0;

        read_ptr = read_buff;
    }
    read_cnt--;
    *ptr = *read_ptr++;

    return 1;
}
/*调用my_read(),实现一次读一行，即读到\n结束，末尾\n\0。*/
ssize_t Readline(int __fd, void *__buf, size_t maxlen)
{
    ssize_t n, rc;
    char    c, *ptr;
    ptr = __buf;

    for (n = 1; n < maxlen; n++)
    {
        if ((rc = my_read(__fd, &c)) == 1)
        {
            *ptr++ = c;
            if(c=='\n')
                break;
        }
        else if(rc==0)
        {
            *ptr = 0;
            return n - 1;
        }else
            return -1;
    }
    *ptr = 0;
    return n;
}
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# 调用-client

  • client.c
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/socket.h>
#include<netinet/in.h>
#include<ctype.h>
#include<unistd.h>
#include<arpa/inet.h>
#include<string.h>
#include"myconnect.h"

#define SERV_PORT 6868
#define SERV_IP "192.168211.129"

int main()
{
    int cfd;
    struct sockaddr_in serv_addr;
    char buf[BUFSIZ];
    cfd = Socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

    memset(&serv_addr, 0, sizeof(serv_addr));
    serv_addr.sin_family = AF_INET;
    serv_addr.sin_port = htons(SERV_PORT);
    inet_pton(AF_INET, SERV_IP, &serv_addr.sin_addr.s_addr);

    Connect(cfd, (struct sockaddr *)&serv_addr, sizeof(serv_addr));
    while(1)
    {
        memset(buf, 0, sizeof(buf));
        fgets(buf, sizeof(buf), stdin);
        Write(cfd, buf, strlen(buf));
        int n=Read(cfd, buf, sizeof(buf));
        if (n > 0)
            printf("%s", buf);
        else
            break;
    }

    close(cfd);

    return 0;
}
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# 调用-server

  • server.c
#include <iostream>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/epoll.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
#include<strings.h>
#include<string.h>
 
#include <errno.h>
  
#define MAXLINE 10
#define OPEN_MAX 100
#define LISTENQ 20
#define SERV_PORT 8006
#define INFTIM 1000
  
//线程池任务队列结构体
 
struct task{
  int fd; //需要读写的文件描述符
 
  struct task *next; //下一个任务
 
};
  
//用于读写两个的两个方面传递参数
 
struct user_data{
  int fd;
  unsigned int n_size;
  char line[MAXLINE];
};
  
//线程的任务函数
 
void * readtask(void *args);
void * writetask(void *args);
  
  
//声明epoll_event结构体的变量,ev用于注册事件,数组用于回传要处理的事件
 
struct epoll_event ev,events[20];
int epfd;
pthread_mutex_t mutex;
pthread_cond_t cond1;
struct task *readhead=NULL,*readtail=NULL,*writehead=NULL;
  
void setnonblocking(int sock)
{
     int opts;
     opts=fcntl(sock,F_GETFL);
     if(opts<0)
     {
          perror("fcntl(sock,GETFL)");
          exit(1);
     }
    opts = opts|O_NONBLOCK;
     if(fcntl(sock,F_SETFL,opts)<0)
     {
          perror("fcntl(sock,SETFL,opts)");
          exit(1);
     } 
}
  
int main()
{
     int i, maxi, listenfd, connfd, sockfd,nfds;
     pthread_t tid1,tid2;
     
     struct task *new_task=NULL;
     struct user_data *rdata=NULL;
     socklen_t clilen;
     
     pthread_mutex_init(&mutex,NULL);
     pthread_cond_init(&cond1,NULL);
     //初始化用于读线程池的线程
 
     pthread_create(&tid1,NULL,readtask,NULL);
     pthread_create(&tid2,NULL,readtask,NULL);
     
     //生成用于处理accept的epoll专用的文件描述符 
 
     epfd=epoll_create(256);
  
     struct sockaddr_in clientaddr;
     struct sockaddr_in serveraddr;
     listenfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
     //把socket设置为非阻塞方式
 
     setnonblocking(listenfd);
     //设置与要处理的事件相关的文件描述符
 
     ev.data.fd=listenfd;
     //设置要处理的事件类型
 
     ev.events=EPOLLIN|EPOLLET;
     //注册epoll事件
 
     epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_ADD,listenfd,&ev);
     
     bzero(&serveraddr, sizeof(serveraddr)); 
     serveraddr.sin_family = AF_INET; 
     serveraddr.sin_port=htons(SERV_PORT);
     serveraddr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
     bind(listenfd,(sockaddr *)&serveraddr, sizeof(serveraddr));
     listen(listenfd, LISTENQ);
     
     maxi = 0;
     for ( ; ; ) {
          //等待epoll事件的发生
 
          nfds=epoll_wait(epfd,events,20,500);
          //处理所发生的所有事件 
 
        for(i=0;i<nfds;++i)
        {
               if(events[i].data.fd==listenfd)
               {
                    
                    connfd = accept(listenfd,(sockaddr *)&clientaddr, &clilen);
                    if(connfd<0){
                      perror("connfd<0");
                      exit(1);
                   }
                    setnonblocking(connfd);
                    
                    char *str = inet_ntoa(clientaddr.sin_addr);
                    //std::cout<<"connec_ from >>"<<str<<std::endl;
 
                    //设置用于读操作的文件描述符
 
                    ev.data.fd=connfd;
                    //设置用于注测的读操作事件
 
                 ev.events=EPOLLIN|EPOLLET;
                    //注册ev
 
                 epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_ADD,connfd,&ev);
               }
            else if(events[i].events&EPOLLIN)
            {
                    //printf("reading!/n"); 
 
                    if ( (sockfd = events[i].data.fd) < 0) continue;
                    new_task=new task();
                    new_task->fd=sockfd;
                    new_task->next=NULL;
                    //添加新的读任务
 
                    pthread_mutex_lock(&mutex);
                    if(readhead==NULL)
                    {
                      readhead=new_task;
                      readtail=new_task;
                    } 
                    else
                    { 
                     readtail->next=new_task;
                      readtail=new_task;
                    } 
                   //唤醒所有等待cond1条件的线程
 
                    pthread_cond_broadcast(&cond1);
                    pthread_mutex_unlock(&mutex); 
              }
               else if(events[i].events&EPOLLOUT)
               { 
                 /*
              rdata=(struct user_data *)events[i].data.ptr;
                 sockfd = rdata->fd;
                 write(sockfd, rdata->line, rdata->n_size);
                 delete rdata;
                 //设置用于读操作的文件描述符
                 ev.data.fd=sockfd;
                 //设置用于注测的读操作事件
               ev.events=EPOLLIN|EPOLLET;
                 //修改sockfd上要处理的事件为EPOLIN
               epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_MOD,sockfd,&ev);
             */
               }
                              
          }
          
     }
}
 
static int count111 = 0;
static time_t oldtime = 0, nowtime = 0;
void * readtask(void *args)
{
    
   int fd=-1;
   unsigned int n;
   //用于把读出来的数据传递出去
 
   struct user_data *data = NULL;
   while(1){
         
        pthread_mutex_lock(&mutex);
        //等待到任务队列不为空
 
        while(readhead==NULL)
             pthread_cond_wait(&cond1,&mutex);
         
        fd=readhead->fd;
        //从任务队列取出一个读任务
 
        struct task *tmp=readhead;
        readhead = readhead->next;
        delete tmp;
        pthread_mutex_unlock(&mutex);
        data = new user_data();
        data->fd=fd;
         
 
        char recvBuf[1024] = {0}; 
        int ret = 999;
        int rs = 1;
 
        while(rs)
        {
            ret = recv(fd,recvBuf,1024,0);// 接受客户端消息
 
            if(ret < 0)
            {
                //由于是非阻塞的模式,所以当errno为EAGAIN时,表示当前缓冲区已无数据可//读在这里就当作是该次事件已处理过。
 
                if(errno == EAGAIN)
                {
                    printf("EAGAIN\n");
                    break;
                }
                else{
                    printf("recv error!\n");
         
                    close(fd);
                    break;
                }
            }
            else if(ret == 0)
            {
                // 这里表示对端的socket已正常关闭. 
 
                rs = 0;
            }
            if(ret == sizeof(recvBuf))
                rs = 1; // 需要再次读取
 
            else
                rs = 0;
        }
        if(ret>0){
 
        //-------------------------------------------------------------------------------
 
 
            data->n_size=n;
 
 
            count111 ++;
 
            struct tm *today;
            time_t ltime;
            time( &nowtime );
 
            if(nowtime != oldtime){
                printf("%d\n", count111);
                oldtime = nowtime;
                count111 = 0;
            }
 
            char buf[1000] = {0};
            sprintf(buf,"HTTP/1.0 200 OK\r\nContent-type: text/plain\r\n\r\n%s","Hello world!\n");
            send(fd,buf,strlen(buf),0);
            close(fd);
 
 
       }
   }
}
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# makefile

  • makefile
all: server client
server: server.c myconnect.o
	gcc server.c myconnect.o -o server
client: client.c myconnect.o
	gcc client.c myconnect.o -o client
myconnect.o:myconnect.c
	gcc -c myconnect.c
clean:
	rm *.o server client
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# 编译

#编译
make
#清除编译文件
#make clean
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先执行server，再执行client，效果是client输入小写，server转大写后发送回client。

编辑 (opens new window)
#C#socket
上次更新: 2023/03/31, 22:34:04
C linux socket - tcp - epoll
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