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5.9-selcct_poll_epoll 和 reactor 的模拟实现

news 来源：原创 2025/8/5 18:52:57

5.9-select_poll_epoll

本文演示 select 等 io 多路复用函数的应用方法，函数具体介绍可以参考我过去写的博客。

先绑定监听的文件描述符

int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
struct sockaddr_in serveraddr;
memset(&serveraddr, 0, sizeof(struct sockaddr_in));serveraddr.sin_family = AF_INET;
serveraddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
serveraddr.sin_port = htons(2052);if (-1 == bind(sockfd, (struct sockaddr*)&serveraddr, sizeof(struct sockaddr)))
{perror("bind");return -1;
}listen(sockfd, 10);

1. select

select 函数适用于 win/linux 平台，但是使用时每次都需要检查位图内所有客户端的状态变化情况，属于针对于每一个文件进行处理而非针对事件处理，效率较低。打个比方：如果客户端是小区内的住户，那么 selcet 作为快递员，会从快递仓库中挑选出要被配送到该小区指定住户的快递，并对于每一个住户是否有快递/寄快递。

演示如下：

fd_set rfds, rset;FD_ZERO(&rfds);
FD_SET(sockfd, &rfds);int maxfd = sockfd;
while (1)
{rset = rfds;int nready = select(maxfd + 1, &rset, NULL, NULL, NULL);if (FD_ISSET(sockfd, &rset)){struct sockaddr_in clientaddr;socklen_t len = sizeof(struct sockaddr_in);int clientfd = accept(sockfd, (struct sockaddr*)&clientaddr, &len);printf("sockfd: %d\n", clientfd);FD_SET(clientfd, &rfds);maxfd = clientfd;}int i = 0;for (i = sockfd + 1; i <= maxfd; i++){if (FD_ISSET(i, &rset)){char buffer[128] = { 0 };int count = recv(i, buffer, 128, 0);if (0 == count){printf("disconnect\n");close(i);FD_CLR(i, &rfds);break;}send(i, buffer, count, 0);printf("clientfd: %d, count: %d, buffer: %s\n", i, count, buffer);}}
}

2. poll

poll 函数适用于 Linux 平台，效率相比于 select 有所提升。如果 selcet 是快递员要对于每一个住户确定一次需求，poll 则是可以直接锁定不同客户的需求。

演示如下：


struct pollfd fds[1024] = { 0 };fds[sockfd].fd = sockfd;
fds[sockfd].events = POLLIN;int maxfd = sockfd;while (1)
{int nready = poll(fds, maxfd + 1, -1);if (fds[sockfd].revents & POLLIN){struct  sockaddr_in clientaddr;int len = sizeof(struct sockaddr_in);int clientfd = accept(sockfd, (struct sockaddr*)&clientaddr, &len);printf("hello, %d\n", clientfd);fds[clientfd].fd = clientfd;fds[clientfd].events = POLLIN;maxfd = clientfd;}int i = 0;for (i = sockfd + 1; i <= maxfd; i++){if (fds[i].revents & POLLIN){char buffer[128] = { 0 };int count = recv(fds[i].fd, buffer, 128, 0);if (count == 0){printf("disconnect\n");close(i);fds[i].fd = -1;fds[i].events = 0;continue;}send(i, buffer, count, 0);printf("clientfd: %d, sount: %d, lbuffer: %s\n", i, count, buffer);}}
}

3.1 epoll

在支持 Linux 的函数中，epoll 是最高效的。还是上面的比方，epoll 则是在一定程度上结合了前两者的优点，并且底层使用红黑树，查找速度更快。

演示如下：

int epfd = epoll_create(1);struct epoll_event ev;
ev.events = EPOLLIN;
ev.data.fd = sockfd;epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, sockfd, &ev);struct epoll_event events[1024] = { 0 };while (1)
{int nready = epoll_wait(epfd, events, 1024, -1);int i = 0;for (i = 0; i < nready; i++){int curfd = events[i].data.fd;if (sockfd == curfd){struct sockaddr_in clientaddr;socklen_t len = sizeof(struct sockaddr_in);int clientfd = accept(sockfd, (struct sockaddr*)&clientaddr, &len);ev.events = EPOLLIN;ev.data.fd = clientfd;epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, clientfd, &ev);printf("clientfd: %d\n", clientfd);}else if (events[i].events & EPOLLIN){char buffer[10] = { 0 }; // 只要有数据就会一直触发，因此会回复多次int count = recv(curfd, buffer, 10, 0);if (count == 0){printf("disconnect\n");close(curfd);epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_DEL, curfd, NULL);continue;}send(curfd, buffer, count, 0);printf("clientfd: %d, sount: %d, buffer: %s\n", curfd, count, buffer);}}}

3.2 基于 epoll 模拟实现面对事件的 reactor 的底层原理

定义结构体，为了方便，直接把 epfd 定位全局变量

#define BUFFER_LENGTH	1024typedef int (* RCALLBACK)(int fd);// save buffer data
struct conn_item
{int fd;char rbuffer[BUFFER_LENGTH];int rlen;char wbuffer[BUFFER_LENGTH];int wlen;union // 联合，在后续代码中会用到{RCALLBACK accept_callback;RCALLBACK recv_callback;}recv_t;RCALLBACK send_callback;
};struct conn_item connlist[1024];#if 1
int epfd;
#elif
struct reactor
{int epfd;struct conn_item connlist[1024];
};
#endif

reactor 的模拟借助以下回调函数实现，可以简化代码。

int set_cb(int fd, int event, int flag);
int accept_cb(int fd);
int recv_cb(int fd);
int send_cb(int fd);

具体实现如下，体现出面对事件的处理思想。

/*
1. listenfd 触发 EPOLLIN 事件 -> 执行 accept_cb
2. client 触发 EPOLLIN 事件 -> recv_cb
3. client 触发 EPOLLOUT 事件 -> send_cb
*/// ADD: flag == 1 else 0
int set_cb(int fd, int event, int flag)
{if (flag){struct epoll_event ev;ev.events = event;ev.data.fd = fd;epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, fd, &ev);}else{struct epoll_event ev;ev.events = event;ev.data.fd = fd;epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_MOD, fd, &ev);}
}int accept_cb(int fd)
{struct sockaddr_in clientaddr;socklen_t len = sizeof(struct sockaddr_in);int clientfd = accept(fd, (struct sockaddr*)&clientaddr, &len);set_cb(clientfd, EPOLLIN, 1);// set connlistconnlist[clientfd].fd = clientfd;memset(connlist[clientfd].wbuffer, 0, BUFFER_LENGTH);connlist[clientfd].wlen = 0;memset(connlist[clientfd].rbuffer, 0, BUFFER_LENGTH);connlist[clientfd].rlen = 0;// set callbackconnlist[clientfd].recv_t.recv_callback = recv_cb;connlist[clientfd].send_callback = send_cb;printf("clientfd: %d\n", clientfd);return clientfd;
}int recv_cb(int fd)
{char * buffer = connlist[fd].rbuffer;int index = connlist[fd].rlen;int count = recv(fd, buffer + index, BUFFER_LENGTH - index, 0);if (count == 0){printf("disconnect\n");epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_DEL, fd, NULL);close(fd);return -1;}connlist[fd].rlen += count;#if ENABLE_HTTP_RESPONSE// 此处可以自行修改，使对应不同输入实现特定输出，如 http 相应：
http_response(&connlist[fd]);#else// 不做处理直接发送返回
memcpy(connlist[fd].wbuffer, connlist[fd].rbuffer, connlist[fd].rlen);
connlist[fd].wlen = connlist[fd].rlen;#endif// eventset_cb(fd, EPOLLOUT, 0);return count;
}int send_cb(int fd)
{char * buffer = connlist[fd].wbuffer;int index = connlist[fd].wlen;int count = send(fd, buffer, index, 0);// 事件来一次执行一次set_cb(fd, EPOLLIN, 0);return count;
}

mainloop 部分

int main()
{int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);struct sockaddr_in serveraddr;memset(&serveraddr, 0, sizeof(struct sockaddr_in));serveraddr.sin_family = AF_INET;serveraddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);serveraddr.sin_port = htons(2048);if (-1 == bind(sockfd, (struct sockaddr*)&serveraddr, sizeof(struct sockaddr))){perror("bind");return -1;}listen(sockfd, 10);connlist[sockfd].fd = sockfd;connlist[sockfd].recv_t.accept_callback = accept_cb;// epoll 边缘触发/*对于 IO 处理：随着时间增多会越来越复杂if（listenfd){...}else // clientfd{...}对于事件处理 -> reactor 对事件反应更缓和if (events & EPOLLIN){...}else if (events & EPOLLOUT){...}*/epfd = epoll_create(1); // int sizeset_cb(sockfd, EPOLLIN, 1);struct epoll_event events[1024] = { 0 };while (1) // main loop{int nready = epoll_wait(epfd, events, 1024, -1);int i = 0;for (i = 0; i < nready; i++){int curfd = events[i].data.fd;// 由于结构体内 accept_callback() 与 recv_callback() 共享同一块内存，故此处 if 条件判断可以省略。// if (sockfd == curfd)// {// 	// accept_cb()// 	// int clientfd = accept_cb(sockfd);// 	int clientfd = connlist[sockfd].recv_t.accept_callback(sockfd);// 	printf("client: %d\n", clientfd);// }if (events[i].events & EPOLLIN){// int count = recv_cb(curfd);int count = connlist[curfd].recv_t.recv_callback(curfd);if (count != -1)printf("recv <- clientfd: %d, count: %d, buffer: %s\n", curfd, count, connlist[curfd].rbuffer);}else if (events[i].events & EPOLLOUT){// int count = send_cb(curfd);int count = connlist[curfd].send_callback(curfd);printf("send -> clientfd: %d, count: %d, buffer: %s\n", curfd, count, connlist[curfd].wbuffer);}}}return 0;
}

附：本文的 http_response() 函数定义，以供测试使用。

#include <time.h>typedef struct conn_item connection_t;int http_response(connection_t *conn)
{const char *html_body = "<html><head><title>chipen.com</title></head><body><h1>chipen</h1></body></html>";int content_length = strlen(html_body);// 生成符合 HTTP 标准格式的 Date 字符串time_t now = time(NULL);struct tm *gmt = gmtime(&now);char date_str[128];strftime(date_str, sizeof(date_str), "Date: %a, %d %b %Y %H:%M:%S GMT\r\n", gmt);// 构建完整的 HTTP 响应conn->wlen = snprintf(conn->wbuffer, BUFFER_LENGTH,"HTTP/1.1 200 OK\r\n""Content-Type: text/html\r\n""Content-Length: %d\r\n""Accept-Ranges: bytes\r\n""%s""\r\n"  // Header 与 Body 的分隔符"%s",   // HTML 内容content_length,date_str,html_body);return conn->wlen;
}

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编程日记 2025/8/1 1:55:07

TCP/IP协议的体系结构

文章目录前言数据链路层网络层传输层应用层前言 TCP/IP通信体系主要分为四个层次，从底至上分别为： 数据链路层 >网络层 > 传输层 >应用层该体系的工作原理主要依靠封装与分用的使用完成对信息的传递与解析。 1. 所谓封装，就是上层…...

编程日记 2025/8/1 1:55:05

Vue3 中 ref 与 reactive 的区别及底层原理详解

一、核心区别 1. 数据类型与使用场景 • ref 可定义基本类型（字符串、数字、布尔值）和对象类型的响应式数据。对于对象类型，ref 内部会自动调用 reactive 将其转换为响应式对象。语法特点：需通过 .value 访问或修改数据&#…...

编程日记 2025/8/1 1:55:03

MySQL 与 Elasticsearch 数据一致性方案

MySQL 与 Elasticsearch 数据一致性方案前言一、同步双写（Synchronous Dual Write）🔄二、异步双写（Asynchronous Dual Write）📤三、定时同步（Scheduled Synchronization）&#x1f5…...

编程日记 2025/8/1 1:55:01

参考：about-pytorch 定义ScaledDotProductAttention结构体： use candle_core::{Result, Device, Tensor}; use candle_nn::{Linear, Module, linear_no_bias, VarMap, VarBuilder, ops};struct ScaledDotProductAttention {wq: Linear,wk: Linear,wv: …...

编程日记 2025/8/1 1:54:58

RabbitMQ-运维

文章目录前言运维-集群介绍多机多节点单机多节点多机多节点下载配置hosts⽂件配置Erlang Cookie启动节点构建集群查看集群状态单机多节点安装启动两个节点再启动两个节点验证RabbitMQ启动成功搭建集群把rabbit2, rabbit3添加到集群宕机演示仲裁队列介绍raft算法协议 raft基…...

编程日记 2025/8/1 1:54:56

5.9-select_poll_epoll

1. select

2. poll

3.1 epoll

3.2 基于 epoll 模拟实现面对事件的 reactor 的底层原理

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