浅谈多路复用select、epoll

一、多路复用技术，在理解多路复用之前了解一下IO阻塞、IO非阻塞有利于理解IO多路复用。可以想象成父进程为董事长，其雇佣秘书（内核）帮助你监听读写缓冲区，常见的有select、poll、epoll，这里只谈一下select和epoll，poll不常用。

二、高并发情况下，活跃量高选用select，活跃量低选epoll。

select:Windows使用较多，跨平台。

int select(int nfds,fd_set *readfds,fd_set *writefds,fd_set *exceptfds,struct timeval *timeout)

FD_CLR、FD-ISSET、FD_SET、FD_ZERO搜索引擎了解。

epoll有两种模式：水平触发（LT）、边沿触发（ET）。水平触发时，假设你设定读buf为5个字节，读缓冲区有50个字节数据，就需要读10次；写时，只要写缓冲区有空间就会一直写。边沿触发：只触发一次，只有当读写缓冲区容量发生变化时才会再次触发。

epoll步骤：1.epoll_create:创建树（红黑树，内核帮助你维护）；2.epoll_ctl：上树（在监听阶段遇到错误需关闭socket套接字（TCP），下树时将epoll_ctl的option设为EPOLL_CTL_DEL）;3.epoll_wait:监听，返回的是状态变化fd的个数。

select和epoll的优缺点，百度、牛客都有。

代码示例：

select:

#include<stdio.h>
#include<sys/time.h>
#include<sys/select.h>
#include<sys/type.h>
#include<unistd.h>
#include"wrap.h"

#define PORT 8888

int main()
{
	//创建套接字、绑定
	int lfd = tcp4bind(PORT,NULL);
	//监听
	Listen(lfd,128);
	int maxfd = lfd;//最大的文件描述符
	fd_set oldset,rset;
	FD_ZERO(&oldset);//清空
	FD_ZERO(&rset);
	//将fd添加到oldset中
	FD_SET(lfd,&oldset);
	//while
	while(1)
	{
		//select监听,每次都需要将oldset赋值给需要监听的rset,rset中只存发生状态变化的文件描述符
		rset = oldset;
		//只监听读状态的文件描述符，不需要监听写和异常，也不需要timeout
		//n为状态变化文件描述符个数
		int n = select(maxfd + 1,&rset,NULL,NULL,NULL);
		if(n < 0)
		{
			perror("");
			break;
		}
		else if(n == 0)
		{
			continue;
		}
		else//n>0,有n个文件描述符状态发生了变化
		{
			//监听到了文件描述符的变化
			//lfd变化
			if(FD_ISSET(lfd,&rset))
			{
				//有新的连接到来需要将其添加至oldset中
				struct sockaddr_in cliaddr;
				socklen_t len = sizeof(cliaddr);
				char ip[16] = "";
				//提取新的连接
				int cfd = Accept(lfd,(struct sockaddr*)&cliaddr,&len);
				//打印新连接的ip和端口
				printf("new client ip = %s port = %d\n"
				,inet_ntop(AF_INET,&cliaddr.sin_addr.s_addr,ip,16)
				,ntohs(cliaddr.sin_port));
				//将新来的lfd添加至oldset以下次监听
				FD_SET(cfd,&oldset);
				//判断新来的fd与之前的maxfd谁更大，如果更大，更新
				if(cfd > maxfd)
				{
					maxfd = cfd;
				}
				//判断是否只有lfd变化，使用n，n为变化的文件描述符个数
				if(--n == 0)
				{
					continue;
				}
			}
			//遍历cfd,判断lfd之后的文件描述符是否在rset中
			for(int i = lfd + 1;i<maxfd;i++)
			{
				if(FD_ISSET(i,&rset))
				{
					char buf[1500] = "";
					int ret = Read(i,buf,sizeof(buf));
					if(ret < 0)
					{
						//出错,需要将此cfd关闭，并从oldset中删除
						perror("");
						close(i);//关闭
						FD_CLR(i,&oldset);
						continue;
					}
					else if(ret == 0)
					{
						printf("client close!\n");
						close(i);
						FD_CLR(i,&oldset);
					}
					else
					{
						printf("%s\n",buf);
						Write(i,buf,ret);
					}
				}
				
			}
		}
	}
	return 0;
}

epoll:

//父、子进程使用pipe，父进程使用epoll监听
#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/epoll.h>
#include<string.h>
#include"wrap.h"

int main()
{
	//父、子进程之间，父进程写，子进程读，使用管道pipe用于线程之间通信，父进程使用epoll监听
	int fd[2];
	pipe(fd);
	//创建子进程
	pid_t pid;
	pid = fork();
	if(pid < 0)
	{
		perror("");
	}
	else if(pid == 0)
	{
		close(fd[0]);//子进程只写
		char buf[5] = "";
		char ch = 'a';
		while(1)
		{
			sleep(1);
			memset(buf,ch++,sizeof(buf));
			write(fd[1],but,5);
		}
	}
	else
	{
		close(fd[1]);//父进程只读
		//创建树
		int epfd = epoll_create(1);
		//上树
		struct epoll_event ev,evs[1];
		ev.data.fd = fd[0];
		ev.events = EPOLLIN;//只读
		//上树
		epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_ADD,fd[0],&ev);
		//监听
		while(1)
		{
			int n = epoll_wait(epfd,evs,1,-1);//返回的是状态变化的个数
			if(n == 1)
			{
				char buf[128] = "";
				int ret = read(fd[0],buf,sizeof(buf));
				if(ret <= 0)
				{
					//出错，关闭fd，并且下数
					close(fd[0]);
					epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_DEL,fd[0],&ev);
					break;
				}
				else
				{
					printf("%s\n",buf);
				}
			}
		}
	}
	return 0;
}


//epoll_server
//使用epoll监听多个fd
#include<stdio.h>
#include<sys/epoll.h>
#include<unistd.h>
#include"wrap.h"

int main()
{
	//创建套接字，绑定
	int lfd = tcp4bind(8000,NULL);
	//监听
	Listen(lfd,128);
	//创建树
	int epfd = epoll_create(1);
	//将lfd上树
	struct epoll_event ev,evs[1024];
	ev.data.fd = lfd;
	ev.events = EPOLLIN;
	epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_ADD,lfd,&ev);
	//while监听
	while(1)
	{
		int nready = epoll_wait(epfd,evs,1024,-1);
		if(nready < 0)
		{
			//出错
			perror("");
			break;
		}
		else if(nready == 0)
		{
			continue;
		}
		else
		{
			//有变化,与select不同的地方是epoll只需要看变化的
			for(int i = 0;i<nready;i++)
			{
				if(evs[i].data.fd = lfd && EPOLLIN)//lfd变化，只是读事件变化
				{
					struct sockaddr_in cliaddr;
					char ip[16] = "";
					socklen_t len = sizeof(cliaddr);
					int cfd = Accept(lfd,(struct sockaddr*)&cliaddr,&len);
					printf("new client ip = %s port = %d\n",inet_ntop(AF_INET,&cliaddr.sin_addr.s_addr,ip,16)
					,ntohs(cliaddr.sin_port));
					//上树
					ev.data.fd = cfd;
					ev.events = EPOLLIN;
					epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_ADD,cfd,&ev);
					
				}
				else if(evs[i].events && EPOLLIN)
				{
					char buf[1024] = "";
					int n = read(evs[i].data.fd,buf,sizeof(buf));
					if(n < 0)
					{
						//出错
						perror("");
						//下树
						epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_DEL,evs[i].data.fd,&evs[i]);
					}		
					else if(n == 0)
					{
						printf("client close%s\n");
						//关闭
						close(evs[i].data.fd);
						//下树
						epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_DEL,evs[i].data.fd,&evs[i]);
					}
					else
					{
						printf("%s\n",buf);
						printf(evs[i].data.fd,buf,n);
					}
				}
			}
			
		}
	}
	
	return 0;
}