这是学习网络编程后写的一个练手的小程序，可以帮助复习socket，I/O复用，非阻塞I/O等知识点。
通过回顾写的过程中遇到的问题的形式记录程序的关键点，最后给出完整程序代码。
0. 功能
编写一个简易群聊程序，程序具备的基本功能：
服务器：支持多个客户端连接，并将每个客户端发过来的消息发给所有其他的客户端
客户端：能够连接服务器，并向服务器发送消息，同时接收服务器发过来的任何消息
1. Server I/O模型
采用事件驱动（I/O复用）+ 非阻塞I/O的模型，即Reactor模式。I/O复用采用linux下的epoll机制。
相关API介绍见最后，先梳理几个写程序的时候想到的问题。
1.1 I/O复用为什么搭配非阻塞I/O？（select/epoll返回可读后还用非阻塞是不是没有意义？）
select/epoll返回了可读，并不一定代表能读，在返回可读到调用read函数之间，是有时间间隙的。内核可能把数据丢失，也可能存在比如多个线程监听该socket,
数据被别人读走的情况。所以这里使用非阻塞I/O是有意义的。
可以参考知乎这个问题 https://www.zhihu.com/question/37271342
1.2 epoll的条件触发LT（水平触发）和边缘触发ET区别，如何正确地处理ET模式下的读操作？
简单讲，以读取数据操作举例。条件触发，只要输入缓冲中还有数据，就会以事件方式再次注册；
而边缘触发中仅在输入缓冲收到数据时注册一次该事件（你没读完也epoll_wait也不再返回了）。
所以如果使用边缘触发发生输入相关事件，需要读取输入缓冲中的全部数据。方法是一直读，直到read返回-1,并且变量errno中的值为EAGAIN，说明没有数据可读。
所以在这里再次考虑一下1.1中的问题，epoll如果采用边缘触发，更要使用非阻塞I/O，否则可能就因为无数据可读阻塞整个线程了。
1.3 select与epoll的差别
一个老生常谈的问题，select函数效率低主要有以下两个原因，首先是每次调用select函数时需要向操作系统传递监视对象信息，其次是调用后针对所有文件描述符的循环语句。
第一点对效率的影响更大。
此外，epoll还支持ET模式，而select只支持LT模式。
但select也有优点，比如兼容性好（大多数操作系统支持），在服务端介入者少的情况下仍然可以考虑使用select。
1.4 epoll相关API
epoll_create( epoll_ctl( epfd, op, fd, epoll_event * epoll_wait( epfd, epoll_event * events, maxevents, timeout)
2. Client怎么处理？
Client采用分割读写的方式，开两个进程。父进程负责负责接受数据，子进程负责发送数据。
if (pid == 0) { //子进程负责写操作 write_routine(sock);
} else { //父进程负责读操作 read_routine(sock);
}
3. 代码
代码中有详细注释
1 //utility.h 2 #ifndef UTILITY_H_ 3 #define UTILITY_H_ 4 5 #include <iostream> 6 #include <list> 7 #include <sys/types.h> 8 #include <sys/socket.h> 9 #include <netinet/in.h> 10 #include <arpa/inet.h> 11 #include <sys/epoll.h> 12 #include <fcntl.h> 13 #include <errno.h> 14 #include <unistd.h> 15 #include <stdio.h> 16 #include <stdlib.h> 17 #include <string.h> 18 19 using namespace std; 20 21 // clients_list save all the clients's socket 22 list<int> clients_list; 23 24 /********************** macro defintion **************************/ 25 // server ip 26 #define SERVER_IP "127.0.0.1" 27 28 // server port 29 #define SERVER_PORT 8888 30 31 //epoll size 32 #define EPOLL_SIZE 5000 33 34 //message buffer size 35 #define BUF_SIZE 0xFFFF 36 37 #define SERVER_WELCOME "Welcome you to join the chatroom! Your chat ID is: Client #%d" 38 39 #define SERVER_MESSAGE "ClientID %d say >> %s" 40 41 // exit 42 #define EXIT "EXIT" 43 44 #define CAUTION "There is only one int the chatroom!" 45 46 /********************** some function **************************/ 47 /** 48 *设置非阻塞IO 49 **/ 50 int setnonblocking(int sockfd) 51 { 52 fcntl(sockfd, F_SETFL, fcntl(sockfd, F_GETFD, 0)| O_NONBLOCK); 53 return 0; 54 } 55 56 /** 57 * 将文件描述符fd添加到epollfd标示的内核事件表中， 并注册EPOLLIN事件， 58 * EPOOLET表明是ET工作方式，根据enable_et来判定是否设置边缘触发。 59 * 最后将文件描述符设置非阻塞方式
60 **/ 61 void addfd( int epollfd, int fd, bool enable_et ) 62 { 63 struct epoll_event ev; 64 ev.data.fd = fd; 65 ev.events = EPOLLIN; 66 if( enable_et ) 67 ev.events = EPOLLIN | EPOLLET; 68 epoll_ctl(epollfd, EPOLL_CTL_ADD, fd, &ev); 69 setnonblocking(fd); 70 printf("fd added to epoll!\n\n"); 71 } 72 73 /** 74 * 群发消息 75 **/ 76 int sendBroadcastmessage(int clientfd) 77 { 78 // buf[BUF_SIZE] receive new chat message 79 // message[BUF_SIZE] save format message 80 char buf[BUF_SIZE], message[BUF_SIZE]; 81 bzero(buf, BUF_SIZE); 82 bzero(message, BUF_SIZE); 83 84 // receive message 85 printf("read from client(clientID = %d)\n", clientfd); 86 int len = recv(clientfd, buf, BUF_SIZE, 0); 87 88 if(len == 0) // len = 0 means the client closed connection 89 { 90 close(clientfd); 91 clients_list.remove(clientfd); //server remove the client 92 printf("ClientID = %d closed.\n now there are %d client in the chatroom\n", clientfd, (int)clients_list.size()); 93 94 } 95 else //broadcast message 96 { 97 if(clients_list.size() == 1) { // this means There is only one int the chatroom 98 send(clientfd, CAUTION, strlen(CAUTION), 0); 99 return len;100 }101 // format message to broadcast102 sprintf(message, SERVER_MESSAGE, clientfd, buf);103 104 list<int>::iterator it;105 for(it = clients_list.begin(); it != clients_list.end(); ++it) {106 if(*it != clientfd){107 if( send(*it, message, BUF_SIZE, 0) < 0 ) { perror("error"); exit(-1);}108 }109 }110 }111 return len;112 }113 #endif // UTILITY_H_
1 //Server.cpp 2 3 #include "utility.h" 4 5 int main(int argc, char *argv[]) 6 { 7 //服务器端口号和IP地址 8 struct sockaddr_in serverAddr; 9 serverAddr.sin_family = PF_INET;10 serverAddr.sin_port = htons(SERVER_PORT);11 serverAddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(SERVER_IP);12 //创建监听套接字13 int listener = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);14 if(listener < 0) {
15 perror("listener"); exit(-1);16 }17 printf("listen socket created \n");18 //绑定地址19 if( bind(listener, (struct sockaddr *)&serverAddr, sizeof(serverAddr)) < 0) {20 perror("bind error");21 exit(-1);22 }23 //listen24 int ret = listen(listener, 5);25 if(ret < 0) {
26 perror("listen error");
27 exit(-1);28 }29 printf("Start to listen: %s\n", SERVER_IP);30 //创建epoll事件表31 int epfd = epoll_create(EPOLL_SIZE);32 if(epfd < 0) {
33 perror("epfd error");34 exit(-1);35 }36 printf("epoll created, epollfd = %d\n", epfd);37 static struct epoll_event events[EPOLL_SIZE];38 //注册监听套接字到epoll事件表39 addfd(epfd, listener, true);40 //main loop41 while(1)42 {43 //epoll_events_count指明待处理事件数44 int epoll_events_count = epoll_wait(epfd, events, EPOLL_SIZE, -1);45 if (epoll_events_count < 0) {46 perror("epoll failure");47 break;48 }49 50 printf("epoll_events_count = %d\n", epoll_events_count);51 //处理事件52 for (int i = 0; i < epoll_events_count; ++i)53 {54 int sockfd = events[i].data.fd;55 //sockfd == listener表明有新连接56 if(sockfd == listener)57 {58 struct sockaddr_in client_address;59 socklen_t client_addrLength = sizeof(struct sockaddr_in);60 int clientfd = accept( listener, ( struct sockaddr* )&client_address, &client_addrLength );61 62 printf("client connection from: %s : % d(IP : port), clientfd = %d \n",63 inet_ntoa(client_address.sin_addr), ntohs(client_address.sin_port), clientfd);64 65 //把新连接加入epoll事件表中66 addfd(epfd, clientfd, true);67 68 // 把clientfd加入客户连接的list内69 clients_list.push_back(clientfd);70 printf("Add new clientfd = %d to epoll\n", clientfd);71 printf("Now there are %d clients int the chat room\n", (int)clients_list.size());72 73 // 想新连接发送欢迎信息 74 printf("welcome message\n");
75 char message[BUF_SIZE];76 bzero(message, BUF_SIZE);77 sprintf(message, SERVER_WELCOME, clientfd);78 int ret = send(clientfd, message, BUF_SIZE, 0);79 if(ret < 0) {
80 perror("send error");
81 exit(-1);
82 }83 }84 //sockfd != listener表明之前的连接发来数据，将数据群发给所有连接对象85 else 86 {
87 printf("i got an message");88 int ret = sendBroadcastmessage(sockfd);89 if(ret < 0) { perror("error");exit(-1); }90 }91 }92 }93 close(listener); //close socket94 close(epfd); //close epoll instance95 return 0;96 }
1 //Client.cpp 2 3 #include "utility.h" 4 5 void write_routine(int sock); 6 void read_routine(int sock); 7 int main(int argc, char *argv[]) 8 { 9 //服务器延伸阅读
- 一个人的坚持就是胜利 2023-04-18 10:02:06.86
- 一步一个脚印 2023-04-18 09:24:45.927
- 三人行，必有我师 2023-04-15 13:54:42.92
- 这是一个我很喜欢的地方——万码学堂 2022-07-12 15:53:35.84
- 道阻且长，行则降至 2022-06-26 09:33:04.12
- “三人行,必有我师” 2022-02-07 16:26:33.743
- 三人行,必有我师 2021-06-01 15:29:12.377
- 怎样能在写程序时轻车熟路 2021-05-19 10:57:03.647
- 每行代码都是进步 2021-05-19 10:29:14.107
- 三人行,必有我师 2021-05-19 09:19:40.393
一个人的坚持就是胜利