基于epoll的多线程网络服务程序设计—

基于epoll的多线程网络服务程序设计——C语言

采用C语言设计了一个基于epoll的多线程网络服务程序。每个线程都有一个epoll来捕获处于这个线程的socket事件。当子线程数量为0，即只有一个线程，则网络监听服务与socket消息处理处于同一个epoll。当子线程数量大于0时，主线程监听socket连接，当有新的连接到来时将其加入到活跃socket数量最小的子线程的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* 参数
* Output      :
* Return      : 1 处理成功，继续等待下次消息;0 处理完毕完毕该连接;-1 异常错误发生
* Description : 消息处理函数指针
****************************************************************************/
typedef int (*MSG_HANDLE)(int socket_fd,void* arg) ;  typedef struct
{int epoll_fd;pthread_t thd_fd;//消息处理函数，各个线程会调用该函数进行消息处理MSG_HANDLE data_func;//一个线程里面的有效socket数量unsigned int active_conection_cnt; //线程互斥锁，用于实时更新有效socket数量pthread_mutex_t thd_mutex;
}socket_thd_struct;   //表示处理socket的子线程typedef struct
{int epoll_fd;unsigned short ip_port;//消息处理函数，当只有一个线程时，会调用该函数进行消息处理MSG_HANDLE data_func;//子线程数量，可以为0，为0表示server与socket处理处于同一个线程unsigned int socket_pthread_count; //子线程结构体指针socket_thd_struct* socket_thd;   }server_struct;  //一个网络服务结构体/**************************************************************************
* Function    : initServerStruct
* Input       : param_port --> 服务端口号
*             : param_thd_count --> 子线程数量，用于处理连接的client
*             : param_handle --> socket数据处理函数指针
* Output      :
* Return      : 初始化好的server结构体
* Description : 初始化server结构体
****************************************************************************/
server_struct* initServerStruct(unsigned short param_port,unsigned int param_thd_count,MSG_HANDLE param_handle);/**************************************************************************
* Function    : serverRun
* Input       : param_server --> server服务结构体参数
* Output      :
* Return      :RESULT_OK(0)：执行成功；RESULT_ERROR(-1)：执行失败
* Description : 运行网络服务，监听服务端口
****************************************************************************/
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){//等待读写事件的到来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) //发生异常错误{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) //对端异常关闭连接{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) //读事件到来，进行消息处理{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;//创建子线程pthread_create(&(serv_st->socket_thd[index].thd_fd),NULL,socketPthreadRun,(void*)&(serv_st->socket_thd[index]));//初始化线程互斥锁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) //新连接过来{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) //对端关闭连接{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) //读事件到来，进行消息处理{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;
}

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