epoll 底层实现源码及 epoll 反应堆模型

int epoll_create(int size);  int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event);  int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event *events,int maxevents, int timeout); 

struct eventpoll {　　...　　/*红黑树的根节点，这棵树中存储着所有添加到epoll中的事件，　　也就是这个epoll监控的事件*/　　struct rb_root rbr;　　/*双向链表rdllist保存着将要通过epoll_wait返回给用户的、满足条件的事件*/　　struct list_head rdllist;　　...};

struct epitem {　　...　　//红黑树节点　　struct rb_node rbn;　　//双向链表节点　　struct list_head rdllink;　　//事件句柄等信息　　struct epoll_filefd ffd;　　//指向其所属的eventepoll对象　　struct eventpoll *ep;　　//期待的事件类型　　struct epoll_event event;　　...}; // 这里包含每一个事件对应着的信息。

epoll_create(); // 创建监听红黑树epoll_ctl(); // 向书上添加监听fdepoll_wait(); // 监听有监听fd事件发送--->返回监听满足数组--->判断返回数组元素--->lfd满足accept--->返回cfd---->read()读数据--->write()给客户端回应。

epoll_create(); // 创建监听红黑树epoll_ctl(); // 向书上添加监听fdepoll_wait(); // 监听有客户端连接上来--->lfd调用acceptconn()--->将cfd挂载到红黑树上监听其读事件--->epoll_wait()返回cfd--->cfd回调recvdata()--->将cfd摘下来监听写事件--->epoll_wait()返回cfd--->cfd回调senddata()--->将cfd摘下来监听读事件--->...--->

#include <stdio.h>#include <sys/socket.h>#include <sys/epoll.h>#include <arpa/inet.h>#include <fcntl.h>#include <unistd.h>#include <errno.h>#include <string.h>#include <stdlib.h>#include <time.h>
#define MAX_EVENTS 1024 /*监听上限*/#define BUFLEN  4096    /*缓存区大小*/#define SERV_PORT 6666  /*端口号*/
void recvdata(int fd,int events,void *arg);void senddata(int fd,int events,void *arg);
/*描述就绪文件描述符的相关信息*/struct myevent_s{    int fd;             //要监听的文件描述符    int events;         //对应的监听事件，EPOLLIN和EPLLOUT    void *arg;          //指向自己结构体指针    void (*call_back)(int fd,int events,void *arg); //回调函数    int status;         //是否在监听:1->在红黑树上(监听), 0->不在(不监听)    char buf[BUFLEN];       int len;    long last_active;   //记录每次加入红黑树 g_efd 的时间值};
int g_efd;      //全局变量，作为红黑树根struct myevent_s g_events[MAX_EVENTS+1];    //自定义结构体类型数组. +1-->listen fd

/* * 封装一个自定义事件，包括fd，这个fd的回调函数，还有一个额外的参数项 * 注意：在封装这个事件的时候，为这个事件指明了回调函数，一般来说，一个fd只对一个特定的事件 * 感兴趣，当这个事件发生的时候，就调用这个回调函数 */void eventset(struct myevent_s *ev, int fd, void (*call_back)(int fd,int events,void *arg), void *arg){    ev->fd = fd;    ev->call_back = call_back;    ev->events = 0;    ev->arg = arg;    ev->status = 0;    if(ev->len <= 0)    {        memset(ev->buf, 0, sizeof(ev->buf));        ev->len = 0;    }    ev->last_active = time(NULL); //调用eventset函数的时间    return;}
/* 向 epoll监听的红黑树 添加一个文件描述符 */void eventadd(int efd, int events, struct myevent_s *ev){    struct epoll_event epv={0, {0}};    int op = 0;    epv.data.ptr = ev; // ptr指向一个结构体（之前的epoll模型红黑树上挂载的是文件描述符cfd和lfd，现在是ptr指针）    epv.events = ev->events = events; //EPOLLIN 或 EPOLLOUT    if(ev->status == 0)       //status 说明文件描述符是否在红黑树上 0不在，1 在    {        op = EPOLL_CTL_ADD; //将其加入红黑树 g_efd, 并将status置1        ev->status = 1;    }    if(epoll_ctl(efd, op, ev->fd, &epv) < 0) // 添加一个节点        printf("event add failed [fd=%d],events[%d]\n", ev->fd, events);    else        printf("event add OK [fd=%d],events[%0X]\n", ev->fd, events);    return;}
/* 从epoll 监听的 红黑树中删除一个文件描述符*/void eventdel(int efd,struct myevent_s *ev){    struct epoll_event epv = {0, {0}};    if(ev->status != 1) //如果fd没有添加到监听树上，就不用删除，直接返回        return;    epv.data.ptr = NULL;    ev->status = 0;    epoll_ctl(efd, EPOLL_CTL_DEL, ev->fd, &epv);    return;}
/*  当有文件描述符就绪, epoll返回, 调用该函数与客户端建立链接 */void acceptconn(int lfd,int events,void *arg){    struct sockaddr_in cin;    socklen_t len = sizeof(cin);    int cfd, i;    if((cfd = accept(lfd, (struct sockaddr *)&cin, &len)) == -1)    {        if(errno != EAGAIN && errno != EINTR)        {            sleep(1);        }        printf("%s:accept,%s\n",__func__, strerror(errno));        return;    }    do    {        for(i = 0; i < MAX_EVENTS; i++) //从全局数组g_events中找一个空闲元素，类似于select中找值为-1的元素        {            if(g_events[i].status ==0)                break;        }        if(i == MAX_EVENTS) // 超出连接数上限        {            printf("%s: max connect limit[%d]\n", __func__, MAX_EVENTS);            break;        }        int flag = 0;        if((flag = fcntl(cfd, F_SETFL, O_NONBLOCK)) < 0) //将cfd也设置为非阻塞        {            printf("%s: fcntl nonblocking failed, %s\n", __func__, strerror(errno));            break;        }        eventset(&g_events[i], cfd, recvdata, &g_events[i]); //找到合适的节点之后，将其添加到监听树中，并监听读事件        eventadd(g_efd, EPOLLIN, &g_events[i]);    }while(0);
    printf("new connect[%s:%d],[time:%ld],pos[%d]",inet_ntoa(cin.sin_addr), ntohs(cin.sin_port), g_events[i].last_active, i);    return;}
/*读取客户端发过来的数据的函数*/void recvdata(int fd, int events, void *arg){    struct myevent_s *ev = (struct myevent_s *)arg;    int len;
    len = recv(fd, ev->buf, sizeof(ev->buf), 0);    //读取客户端发过来的数据
    eventdel(g_efd, ev);                            //将该节点从红黑树上摘除
    if (len > 0)     {        ev->len = len;        ev->buf[len] = '\0';                        //手动添加字符串结束标记        printf("C[%d]:%s\n", fd, ev->buf);                  
        eventset(ev, fd, senddata, ev);             //设置该fd对应的回调函数为senddata            eventadd(g_efd, EPOLLOUT, ev);              //将fd加入红黑树g_efd中,监听其写事件    
    }     else if (len == 0)     {        close(ev->fd);        /* ev-g_events 地址相减得到偏移元素位置 */        printf("[fd=%d] pos[%ld], closed\n", fd, ev-g_events);    }     else     {        close(ev->fd);        printf("recv[fd=%d] error[%d]:%s\n", fd, errno, strerror(errno));    }       return;}
/*发送给客户端数据*/void senddata(int fd, int events, void *arg){    struct myevent_s *ev = (struct myevent_s *)arg;    int len;
    len = send(fd, ev->buf, ev->len, 0);    //直接将数据回射给客户端
    eventdel(g_efd, ev);                    //从红黑树g_efd中移除
    if (len > 0)     {        printf("send[fd=%d], [%d]%s\n", fd, len, ev->buf);        eventset(ev, fd, recvdata, ev);     //将该fd的回调函数改为recvdata        eventadd(g_efd, EPOLLIN, ev);       //重新添加到红黑树上，设为监听读事件    }    else     {        close(ev->fd);                      //关闭链接        printf("send[fd=%d] error %s\n", fd, strerror(errno));    }    return ;}
/*创建 socket, 初始化lfd */
void initlistensocket(int efd, short port){    struct sockaddr_in sin;
    int lfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);    fcntl(lfd, F_SETFL, O_NONBLOCK);                //将socket设为非阻塞
    memset(&sin, 0, sizeof(sin));               //bzero(&sin, sizeof(sin))    sin.sin_family = AF_INET;    sin.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;    sin.sin_port = htons(port);
    bind(lfd, (struct sockaddr *)&sin, sizeof(sin));
    listen(lfd, 20);
    /* void eventset(struct myevent_s *ev, int fd, void (*call_back)(int, int, void *), void *arg);  */    eventset(&g_events[MAX_EVENTS], lfd, acceptconn, &g_events[MAX_EVENTS]);    
    /* void eventadd(int efd, int events, struct myevent_s *ev) */    eventadd(efd, EPOLLIN, &g_events[MAX_EVENTS]);  //将lfd添加到监听树上，监听读事件
    return;}
int main(){    int port=SERV_PORT;
    g_efd = epoll_create(MAX_EVENTS + 1); //创建红黑树,返回给全局 g_efd    if(g_efd <= 0)            printf("create efd in %s err %s\n", __func__, strerror(errno));        initlistensocket(g_efd, port); //初始化监听socket        struct epoll_event events[MAX_EVENTS + 1];  //定义这个结构体数组，用来接收epoll_wait传出的满足监听事件的fd结构体    printf("server running:port[%d]\n", port);
    int checkpos = 0;    int i;    while(1)    {    /*    long now = time(NULL);        for(i=0; i < 100; i++, checkpos++)        {            if(checkpos == MAX_EVENTS);                checkpos = 0;            if(g_events[checkpos].status != 1)                continue;            long duration = now -g_events[checkpos].last_active;            if(duration >= 60)            {                close(g_events[checkpos].fd);                printf("[fd=%d] timeout\n", g_events[checkpos].fd);                eventdel(g_efd, &g_events[checkpos]);            }        } */        //调用eppoll_wait等待接入的客户端事件,epoll_wait传出的是满足监听条件的那些fd的struct epoll_event类型        int nfd = epoll_wait(g_efd, events, MAX_EVENTS+1, 1000);        if (nfd < 0)        {            printf("epoll_wait error, exit\n");            exit(-1);        }        for(i = 0; i < nfd; i++)        {		    //evtAdd()函数中，添加到监听树中监听事件的时候将myevents_t结构体类型给了ptr指针            //这里epoll_wait返回的时候，同样会返回对应fd的myevents_t类型的指针            struct myevent_s *ev = (struct myevent_s *)events[i].data.ptr;            //如果监听的是读事件，并返回的是读事件            if((events[i].events & EPOLLIN) &&(ev->events & EPOLLIN))            {                ev->call_back(ev->fd, events[i].events, ev->arg);            }            //如果监听的是写事件，并返回的是写事件            if((events[i].events & EPOLLOUT) && (ev->events & EPOLLOUT))            {                ev->call_back(ev->fd, events[i].events, ev->arg);            }        }    }    return 0;}