基於epoll的多線程網絡服務程序設計

基於epoll的多線程網絡服務程序設計——C語言​

采用C語言設計瞭一個基於epoll的多線程網絡服務程序。每個線程都有一個epoll來捕獲處於這個線程的socket事件。當子線程數量為0,即隻有一個線程,則網絡監聽服務與socket消息處理處於同一個epoll。當子線程數量大於0時,主線程監聽socket連接,當有新的連接到來時將其加入到活躍socket數量最小的子線程的epoll中。

server.h

#ifndef EPOLL_C_SERVER_H
#define EPOLL_C_SERVER_H

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

#include <unistd.h>
#include <errno.h>
#include <sys/epoll.h>
#include <pthread.h>
#include <netinet/in.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>

#define RESULT_OK 0
#define RESULT_ERROR -1

/**************************************************************************
* Function    : *MSG_HANDLE
* Input       : socket_fd --> socket文件描述符
*             : arg --> void* 參數
* Output      :
* Return      : 1 處理成功,繼續等待下次消息;0 處理完畢完畢該連接;-1 異常錯誤發生
* Description : 消息處理函數指針
****************************************************************************/
typedef int (*MSG_HANDLE)(int socket_fd,void* arg) ;  

typedef struct
{
    int epoll_fd;
    pthread_t thd_fd;
    
    //消息處理函數,各個線程會調用該函數進行消息處理
    MSG_HANDLE data_func;
    
    //一個線程裡面的有效socket數量
    unsigned int active_conection_cnt; 
    //線程互斥鎖,用於實時更新有效socket數量
    pthread_mutex_t thd_mutex;  
}socket_thd_struct;   //表示處理socket的子線程

typedef struct
{
    int epoll_fd;
    unsigned short ip_port;
    
    //消息處理函數,當隻有一個線程時,會調用該函數進行消息處理
    MSG_HANDLE data_func;

    //子線程數量,可以為0,為0表示server與socket處理處於同一個線程
    unsigned int socket_pthread_count; 
    //子線程結構體指針
    socket_thd_struct* socket_thd;   

}server_struct;  //一個網絡服務結構體

/**************************************************************************
* Function    : initServerStruct
* Input       : param_port --> 服務端口號
*             : param_thd_count --> 子線程數量,用於處理連接的client
*             : param_handle --> socket數據處理函數指針
* Output      :
* Return      : 初始化好的server結構體
* Description : 初始化server結構體
****************************************************************************/
server_struct* initServerStruct(unsigned short param_port,unsigned int param_thd_count,MSG_HANDLE param_handle);

/**************************************************************************
* Function    : serverRun
* Input       : param_server --> server服務結構體參數
* Output      :
* Return      :RESULT_OK(0):執行成功;RESULT_ERROR(-1):執行失敗
* Description : 運行網絡服務,監聽服務端口
****************************************************************************/
int serverRun(server_struct *param_server);

#endif //EPOLL_C_SERVER_H

server.c

#include "server.h"

static void* socketPthreadRun(void* arg)
{
    socket_thd_struct* pa_sock_st=(socket_thd_struct*)arg;
    int active_counts=0;
    struct epoll_event ev;
    struct epoll_event events[5];
    int ret=0;

    while(1)
    {
        //等待讀寫事件的到來
        active_counts=epoll_wait(pa_sock_st->epoll_fd,events,5,-1);
        fprintf(stdout,"active count:%d\n",active_counts);

        int index=0;
        for(index=0;index<active_counts;index++)
        {
            if(events[index].events&EPOLLERR) //發生異常錯誤
            {
                fprintf(stderr,"error happened:errno(%d)-%s\n",errno,strerror(errno));
                epoll_ctl(pa_sock_st->epoll_fd,EPOLL_CTL_DEL,events[index].data.fd,NULL);
                close(events[index].data.fd);

                pthread_mutex_lock(&(pa_sock_st->thd_mutex));
                pa_sock_st->active_conection_cnt--;
                pthread_mutex_unlock(&(pa_sock_st->thd_mutex));
            }
            else if(events[index].events&EPOLLRDHUP) //對端異常關閉連接
            {
                fprintf(stdout,"client close this socket\n");
                epoll_ctl(pa_sock_st->epoll_fd,EPOLL_CTL_DEL,events[index].data.fd,NULL);
                close(events[index].data.fd);

                pthread_mutex_lock(&(pa_sock_st->thd_mutex));
                pa_sock_st->active_conection_cnt--;
                pthread_mutex_unlock(&(pa_sock_st->thd_mutex));
            }
            else if(events[index].events&EPOLLIN) //讀事件到來,進行消息處理
            {
                ret=pa_sock_st->data_func(events[index].data.fd,NULL);
                if(ret==-1)
                {
                    fprintf(stderr,"client socket exception happened\n");
                    epoll_ctl(pa_sock_st->epoll_fd,EPOLL_CTL_DEL,events[index].data.fd,NULL);
                    close(events[index].data.fd);

                    pthread_mutex_lock(&(pa_sock_st->thd_mutex));
                    pa_sock_st->active_conection_cnt--;
                    pthread_mutex_unlock(&(pa_sock_st->thd_mutex));
                }
                if(ret==0)
                {
                    fprintf(stdout,"client close this socket\n");
                    epoll_ctl(pa_sock_st->epoll_fd,EPOLL_CTL_DEL,events[index].data.fd,NULL);
                    close(events[index].data.fd);

                    pthread_mutex_lock(&(pa_sock_st->thd_mutex));
                    pa_sock_st->active_conection_cnt--;
                    pthread_mutex_unlock(&(pa_sock_st->thd_mutex));
                }
                else if(ret==1)
                {
                    
                }
            }
        }
    }

    pthread_exit(NULL);
}

server_struct* initServerStruct(unsigned short param_port,unsigned int param_thd_count,MSG_HANDLE param_handle)
{
    server_struct* serv_st=(server_struct*)malloc(sizeof(server_struct));
    serv_st->ip_port=param_port;
    serv_st->data_func=param_handle;
    serv_st->epoll_fd=epoll_create(256);
    serv_st->socket_pthread_count=param_thd_count;
    serv_st->socket_thd=NULL;

    if(serv_st->socket_pthread_count>0)
    {
        fprintf(stdout,"create client socket sub thread\n");
        serv_st->socket_thd=(socket_thd_struct*)malloc(sizeof(socket_thd_struct)*serv_st->socket_pthread_count);

        int index=0;
        for(index=0;index<serv_st->socket_pthread_count;index++)
        {
            serv_st->socket_thd[index].epoll_fd=epoll_create(256);
            serv_st->socket_thd[index].data_func=param_handle;
            serv_st->socket_thd[index].active_conection_cnt=0;
            serv_st->socket_thd[index].thd_fd=0;
            //創建子線程
            pthread_create(&(serv_st->socket_thd[index].thd_fd),NULL,socketPthreadRun,(void*)&(serv_st->socket_thd[index]));
            //初始化線程互斥鎖
            pthread_mutex_init(&(serv_st->socket_thd[index].thd_mutex),NULL);
        }
    }

    return serv_st;
}

int serverRun(server_struct *param_server)
{
    int ret=RESULT_OK;
    int server_socket=0;
    struct sockaddr_in server_addr;
    bzero(&server_addr,sizeof(server_addr));
    struct epoll_event ev;
    struct epoll_event events[5];
    int active_count=0;
    int index=0;
    int new_socket=0;
    struct sockaddr_in client_info;
    socklen_t client_info_len=0;

    server_addr.sin_family=AF_INET;
    server_addr.sin_addr.s_addr=htons(INADDR_ANY);
    server_addr.sin_port=htons(param_server->ip_port);

    server_socket=socket(PF_INET,SOCK_STREAM,0);
    if(server_socket<0)
    {
        fprintf(stderr,"create socket error:errno(%d)-%s\n",errno,strerror(errno));
        return RESULT_ERROR;
    }
    fprintf(stdout,"create server socket ssuccessful\n");

    param_server->epoll_fd=epoll_create(256);

    ev.data.fd=server_socket;
    ev.events=EPOLLIN|EPOLLET;
    if(epoll_ctl(param_server->epoll_fd,EPOLL_CTL_ADD,server_socket,&ev)!=0)
    {
        fprintf(stderr,"server socket add to epoll error:errno(%d)-%s\n",errno,strerror(errno));
        return RESULT_ERROR;
    }
    fprintf(stdout,"server socket add to epoll successful\n");

    if(bind(server_socket,(struct sockaddr*)&server_addr,sizeof(server_addr))!=0)
    {
        fprintf(stderr,"server bind failed:errno(%d)-%s\n",errno,strerror(errno));
        return RESULT_ERROR;
    }
    fprintf(stdout,"server socket bind successful\n");

    if(listen(server_socket,param_server->ip_port)!=0)
    {
        fprintf(stderr,"server listen failed:errno(%d)-%s\n",errno,strerror(errno));
        return RESULT_ERROR;
    }
    fprintf(stdout,"server socket listen successful\n");

    while(1)
    {
        active_count=epoll_wait(param_server->epoll_fd,events,5,-1);
        fprintf(stdout,"active count:%d\n",active_count);

        for(index=0;index<active_count;index++)
        {
            if(events[index].data.fd==server_socket) //新連接過來
            {
                fprintf(stdout,"new socket comming\n");
                client_info_len=sizeof(client_info);
                new_socket=accept(server_socket,(struct sockaddr*)&client_info,&client_info_len);
                if(new_socket<0)
                {
                    fprintf(stderr,"server accept failed:errno(%d)-%s\n",errno,strerror(errno));
                    continue;
                }

                fprintf(stdout,"new socket:%d.%d.%d.%d:%d-->connected\n",((unsigned char*)&(client_info.sin_addr))[0],((unsigned char*)&(client_info.sin_addr))[1],((unsigned char*)&(client_info.sin_addr))[2],((unsigned char*)&(client_info.sin_addr))[3],client_info.sin_port);

                ev.data.fd=new_socket;
                ev.events=EPOLLIN|EPOLLERR|EPOLLRDHUP;

                if(param_server->socket_pthread_count==0)
                {
                    epoll_ctl(param_server->epoll_fd,EPOLL_CTL_ADD,new_socket,&ev);
                }
                else
                {
                    int tmp_index=0;
                    int mix_cnt_thread_id=0;
                    unsigned int act_cnts=0;
                    for(tmp_index=0;tmp_index<param_server->socket_pthread_count;tmp_index++)
                    {
                        pthread_mutex_lock(&(param_server->socket_thd[tmp_index].thd_mutex));
                        act_cnts=param_server->socket_thd[tmp_index].active_conection_cnt;
                        pthread_mutex_unlock(&(param_server->socket_thd[tmp_index].thd_mutex));
                        if(mix_cnt_thread_id>act_cnts)
                        {
                            mix_cnt_thread_id=tmp_index;
                        }
                    }

                    epoll_ctl(param_server->socket_thd[mix_cnt_thread_id].epoll_fd,EPOLL_CTL_ADD,new_socket,&ev);

                    pthread_mutex_lock(&(param_server->socket_thd[mix_cnt_thread_id].thd_mutex));
                    param_server->socket_thd[mix_cnt_thread_id].active_conection_cnt++;
                    pthread_mutex_unlock(&(param_server->socket_thd[mix_cnt_thread_id].thd_mutex));
                }

                fprintf(stdout,"add new client socket to epoll\n");
            }
            else if(events[index].events&EPOLLERR || events[index].events&EPOLLRDHUP) //對端關閉連接
            {
                fprintf(stdout,"client close this socket\n");
                epoll_ctl(param_server->epoll_fd,EPOLL_CTL_DEL,events[index].data.fd,NULL);
                close(events[index].data.fd);
            }
            else if(events[index].events&EPOLLIN) //讀事件到來,進行消息處理
            {
                fprintf(stdout,"begin recv client data\n");
                ret=param_server->data_func(events[index].data.fd,NULL);
                if(ret==-1)
                {
                    fprintf(stderr,"client socket exception happened\n");
                    epoll_ctl(param_server->epoll_fd,EPOLL_CTL_DEL,events[index].data.fd,NULL);
                    close(events[index].data.fd);
                }
                if(ret==0)
                {
                    fprintf(stdout,"client close this socket\n");
                    epoll_ctl(param_server->epoll_fd,EPOLL_CTL_DEL,events[index].data.fd,NULL);
                    close(events[index].data.fd);
                }
                else if(ret==1)
                {
                    
                }
            }
        }
    }

    close(server_socket);
    return RESULT_OK;
}

以上就是本文的全部內容,希望對大傢的學習有所幫助,也希望大傢多多支持WalkonNet。

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