JiangRRRen/epoll-sever

基于C语言编写的高并发Epoll服务器

项目简介

本项目基于Linux下的epoll机制，设计的一种适用于高并发场景下的服务器。由C语言编写，具有较好的内存管理能力，尤其适用于嵌入式方案。

功能特性

• 利用Epoll机制提高监视文件描述符限制，避免Select中大量复制的句柄数据结构，产生巨大开销。监听时不需要遍历所有文件描述符，提高程序执行效率。
• 设计了Free，Poll，RW三个链表，用于管理服务器内存开支，能有效避免服务器上内存的频繁开辟和浪费。

使用说明

必装软件：make，mysql，openssl。

测试时，需要一台Linux电脑作服务器和一台Windows电脑作客户端。

将服务器代码放到Linux下的一个文件夹中，运行make即可。

客户端需要修改如下位置，将IP改为Linux服务器的IP，确保顺利连接。

sockaddr_in m_sin;
m_sin.sin_family = AF_INET;
m_sin.sin_port = htons(TCP_PORT);
m_sin.sin_addr.s_addr = inet_addr("Put your own IP");

测试用数据库是电网传感器侦测数据，已开放测试账号，在MyServer.h头文件中已有记录。

原理描述

整个项目实现高并发实现的基于以下三点：

• Epoll高效的事件处理能力
• 多线程协同处理
• 优秀的内存管理机制，提高读写速度

整体框架由3类线程+3条链表组成：

3类线程：

• 主线程
  • 初始化内存
  • 创建子线程
  • 侦听客户端连接
• 交互子线程
  • 读客户端请求
  • 回复客户端
• 读写子线程
  • 从数据库读取信息
  • 向数据库写入信息

3条链表：

• Free链表

  在主线程中开辟空间，作为内存管理的基本要素，链表中的节点表示空余内存，可供后面的操作取用。

• Poll链表

  与客户端建立连接后，从Free链表中取一个节点，向其添加信息，作为一个令牌，将这个令牌放入Poll链表，起到进程间通信的作用。

• RW链表

  从Poll链表取出令牌放入RW链表，读出命令要求，进行操作，操作完后放回Poll链表或者清空回收到Free链表。

运行流程

（1）客户端连接

如图所示，连接过程如下：

1. 客户端向服务器发送连接请求
2. Epoll侦测到连接请求，MainTcpEpollThread中的epoll_wait函数被激发。
3. 从Free链表取出一个令牌
4. 向空令牌中写入连接信息
5. 放入Poll链表中

Free链表的内存开辟工作在主线程的初始化部分已经完成。内存分配固定，所有线程想要使用内存必须向Free链表申请。

MainTcpEpollThread函数的重要作用就是负责客户端的连接，可以想象为:house:中介：负责拉租户，找到租户后，剩下的工作就直接交给房东(poll链表)。

（2）客户端交互

如图所示，客户端交互有两个过程：

1. 将客户端的请求送达RW链表
2. 将RW链表中处理好的，需要送回客户端的信息，反馈给客户端。

当客户端和服务器构建好连接后，客户端开始向服务器发送请求，请求激发了ActionTcpEpollThread中的epoll_wait函数，将请求写在令牌中，送入RW链表。

数据库读写后，如果有返回消息，则消息也会激发epoll_wait函数，促使ActionTcpEpollThread函数将消息反馈给客户端socket。

当读写请求到来时，如何从Poll链表中准确找到相应的客户端？答：利用epoll_event结构中的ptr指针，实现传参，具体参见Epoll结构体分析

（3）数据库读写

流程：

1. 以阻塞的形式从RW链表中取出令牌
2. 放入事件分派器ActionTcpPack中
3. 事件分派器根据需求，调用读写函数
4. 读写函数操作数据库
5. 数据库返回信息

到这一步时，如果有信息需要送回客户端，则事件分派器将信息打包好，添加到poll链表中，这就承接了（2）中介绍的poll链表第二个功能：