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UNIX网络编程——epoll 的accept , read, write(重要)
阅读量:6853 次
发布时间:2019-06-26

本文共 5725 字,大约阅读时间需要 19 分钟。

       在一个非阻塞的socket上调用read/write函数,返回EAGAIN或者EWOULDBLOCK(注:EAGAIN就是EWOULDBLOCK)。

       从字面上看,意思是:

  •  EAGAIN: 再试一次
  •  EWOULDBLOCK:如果这是一个阻塞socket, 操作将被block
  •  perror输出:Resource temporarily unavailable

总结:

       这个错误表示资源暂时不够,可能read时, 读缓冲区没有数据, 或者write时,写缓冲区满了。 

       遇到这种情况,如果是阻塞socket、 read/write就要阻塞掉。而如果是非阻塞socket、 read/write立即返回-1, 同 时errno设置为EAGAIN。

       所以对于阻塞socket、 read/write返回-1代表网络出错了。但对于非阻塞socket、read/write返回-1不一定网络真的出错了。可能是Resource temporarily unavailable。这时你应该再试,直到Resource available。

 

       综上, 对于non-blocking的socket,正确的读写操作为:

  • 读: 忽略掉errno = EAGAIN的错误,下次继续读 
  • 写:忽略掉errno = EAGAIN的错误,下次继续写 

 

       对于select和epoll的LT模式,这种读写方式是没有问题的。 但对于epoll的ET模式,这种方式还有漏洞。

epoll的两种模式 LT 和 ET

       二者的差异在于 level-trigger 模式下只要某个 socket 处于 readable/writable 状态,无论什么时候进行 epoll_wait 都会返回该 socket;而 edge-trigger 模式下只有某个 socket 从 unreadable 变为 readable 或从unwritable 变为 writable 时,epoll_wait 才会返回该 socket。如下两个示意图:

      从socket读数据:

                                                             

       往socket写数据:

                                                             

       所以在epoll的ET模式下,正确的读写方式为:

  • 读: 只要可读, 就一直读,直到返回0,或者 errno = EAGAIN
  • 写:只要可写, 就一直写,直到数据发送完,或者 errno = EAGAIN

 

正确的读:

n = 0;  while ((nread = read(fd, buf + n, BUFSIZ-1)) > 0) {      n += nread;  }  if (nread == -1 && errno != EAGAIN) {      perror("read error");  }
 正确的写:

int nwrite, data_size = strlen(buf);  n = data_size;  while (n > 0) {      nwrite = write(fd, buf + data_size - n, n);      if (nwrite < n) {          if (nwrite == -1 && errno != EAGAIN) {              perror("write error");          }          break;      }      n -= nwrite;  }

       正确的accept,accept 要考虑 2 个问题:参考<<>>讲解的更加详细

       (1) LT模式下或ET模式下,阻塞的监听socket, accept 存在的问题

       accept每次都是从已经完成三次握手的tcp队列中取出一个连接,考虑这种情况: TCP 连接被客户端夭折,即在服务器调用 accept 之前,客户端主动发送 RST 终止连接,导致刚刚建立的连接从就绪队列中移出,如果套接口被设置成阻塞模式,服务器就会一直阻塞在 accept 调用上,直到其他某个客户建立一个新的连接为止。但是在此期间,服务器单纯地阻塞在accept 调用上,就绪队列中的其他描述符都得不到处理

 

       解决办法是:把监听套接口设置为非阻塞,当客户在服务器调用 accept 之前中止某个连接时,accept 调用可以立即返回 -1, 这时源自 Berkeley 的实现会在内核中处理该事件,并不会将该事件通知给 epool,而其他实现把 errno 设置为 ECONNABORTED 或者 EPROTO 错误,我们应该忽略这两个错误。

 

       (2) ET 模式下 accept 存在的问题

       考虑这种情况:多个连接同时到达,服务器的 TCP 就绪队列瞬间积累多个就绪连接,由于是边缘触发模式,epoll 只会通知一次,accept 只处理一个连接,导致 TCP 就绪队列中剩下的连接都得不到处理

 

       解决办法是将监听套接字设置为非阻塞模式,用 while 循环抱住 accept 调用,处理完 TCP 就绪队列中的所有连接后再退出循环。如何知道是否处理完就绪队列中的所有连接呢? accept  返回 -1 并且 errno 设置为 EAGAIN 就表示所有连接都处理完

 

       综合以上两种情况,服务器应该使用非阻塞地 accept, accept 在 ET 模式下 的正确使用方式为:

while ((conn_sock = accept(listenfd,(struct sockaddr *) &remote,                   (size_t *)&addrlen)) > 0) {      handle_client(conn_sock);  }  if (conn_sock == -1) {      if (errno != EAGAIN && errno != ECONNABORTED               && errno != EPROTO && errno != EINTR)           perror("accept");  }

       一道腾讯后台开发的面试题:

       使用Linux epoll模型,水平触发模式;当socket可写时,会不停的触发 socket 可写的事件,如何处理?

 

  • 第一种最普遍的方式:

       需要向 socket 写数据的时候才把 socket 加入 epoll ,等待可写事件。接受到可写事件后,调用 write 或者 send 发送数据。当所有数据都写完后,把 socket 移出 epoll。

 

       这种方式的缺点是,即使发送很少的数据,也要把 socket 加入 epoll,写完后在移出 epoll,有一定操作代价。

 

  •  一种改进的方式:

       开始不把 socket 加入 epoll,需要向 socket 写数据的时候,直接调用 write 或者 send 发送数据。如果返回 EAGAIN,把 socket 加入 epoll,在 epoll 的驱动下写数据,全部数据发送完毕后,再移出 epoll。

 

       这种方式的优点是:数据不多的时候可以避免 epoll 的事件处理,提高效率。

  

 

       最后贴一个使用epoll,ET模式的简单HTTP服务器代码:

#include 
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#define MAX_EVENTS 10 #define PORT 8080 //设置socket连接为非阻塞模式 void setnonblocking(int sockfd) { int opts; opts = fcntl(sockfd, F_GETFL); if(opts < 0) { perror("fcntl(F_GETFL)\n"); exit(1); } opts = (opts | O_NONBLOCK); if(fcntl(sockfd, F_SETFL, opts) < 0) { perror("fcntl(F_SETFL)\n"); exit(1); } } int main(){ struct epoll_event ev, events[MAX_EVENTS]; int addrlen, listenfd, conn_sock, nfds, epfd, fd, i, nread, n; struct sockaddr_in local, remote; char buf[BUFSIZ]; //创建listen socket if( (listenfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) < 0) { perror("sockfd\n"); exit(1); } setnonblocking(listenfd); bzero(&local, sizeof(local)); local.sin_family = AF_INET; local.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);; local.sin_port = htons(PORT); if( bind(listenfd, (struct sockaddr *) &local, sizeof(local)) < 0) { perror("bind\n"); exit(1); } listen(listenfd, 20); epfd = epoll_create(MAX_EVENTS); if (epfd == -1) { perror("epoll_create"); exit(EXIT_FAILURE); } ev.events = EPOLLIN; ev.data.fd = listenfd; if (epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, listenfd, &ev) == -1) { perror("epoll_ctl: listen_sock"); exit(EXIT_FAILURE); } for (;;) { nfds = epoll_wait(epfd, events, MAX_EVENTS, -1); if (nfds == -1) { perror("epoll_pwait"); exit(EXIT_FAILURE); } for (i = 0; i < nfds; ++i) { fd = events[i].data.fd; if (fd == listenfd) { while ((conn_sock = accept(listenfd,(struct sockaddr *) &remote,(size_t *)&addrlen)) > 0) { setnonblocking(conn_sock); //设置连接socket为非阻塞 ev.events = EPOLLIN | EPOLLET; //边沿触发要求套接字为非阻塞模式;水平触发可以是阻塞或非阻塞模式 ev.data.fd = conn_sock; if (epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, conn_sock,&ev) == -1) { perror("epoll_ctl: add"); exit(EXIT_FAILURE); } } if (conn_sock == -1) { if (errno != EAGAIN && errno != ECONNABORTED && errno != EPROTO && errno != EINTR) perror("accept"); } continue; } if (events[i].events & EPOLLIN) { n = 0; while ((nread = read(fd, buf + n, BUFSIZ-1)) > 0) { n += nread; } if (nread == -1 && errno != EAGAIN) { perror("read error"); } ev.data.fd = fd; ev.events = events[i].events | EPOLLOUT; if (epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_MOD, fd, &ev) == -1) { perror("epoll_ctl: mod"); } } if (events[i].events & EPOLLOUT) { sprintf(buf, "HTTP/1.1 200 OK\r\nContent-Length: %d\r\n\r\nHello World", 11); int nwrite, data_size = strlen(buf); n = data_size; while (n > 0) { nwrite = write(fd, buf + data_size - n, n); if (nwrite < n) { if (nwrite == -1 && errno != EAGAIN) { perror("write error"); } break; } n -= nwrite; } close(fd); } } } close(epfd); close(listenfd); return 0; }

转载于:https://www.cnblogs.com/hehehaha/p/6332487.html

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