Socket 编程之 epoll 源码分析学习笔记

本文基于 Linux 6.9 内核源码进行分析。 几个数据结构 eventpoll这是 epoll 的主要数据结构,它用于存储 epoll 的相关信息,包括等待队列、就绪队列、红黑树等。 struct eventpoll { wait_queue_head_t wq; // epoll 的等待队列:用于存储等待的进程/线程,指向等待队列头 wait_queue_head_t poll_wait;// 这个 poll_wait 等待队列只有在 epoll 嵌套的情况下才会用到 struct list_head rdllist; // 就绪队列:用于存储就绪的 fd,指向就绪队列头 struct rb_root_cached rbr; // 红黑树:用于存储所有的 fd,指向红黑树根节点 struct wakeup_source *ws; // 一个唤醒源,用于唤醒进程 }; epitemepitem 的作用是将 fd、就绪队列、红黑树节点等信息封装在一起。 struct epitem { union { struct rb_node rbn; // 红黑树节点,用于存储 fd,指向红黑树节点 struct rcu_head rcu; // 用于释放 epitem }; struct list_head rdllink; // 就绪队列节点,用于存储就绪的 fd,指向就绪队列节点 struct eventpoll *ep; // 指向 eventpoll struct epoll_filefd ffd; // epoll 文件描述符 struct wakeup_source *ws; // 一个唤醒源,用于唤醒进程 struct epoll_event event; // 监听的事件 }; ep_pqueue给 poll 队列封装的结构体,用于存储 poll_table 和 epitem。 ...

2024年06月30日 · 9 分钟 · Cassius0924

Socket 编程之 IO 多路复用学习笔记

什么是 IO 多路复用?阻塞 IO 与 非阻塞 IO我们先了解一下阻塞 IO,阻塞 IO 是指应用程序在读写数据时,如果没有数据可读或者写,应用程序会一直 阻塞在那里 ,直到有数据可读或者写。 与它相反的是非阻塞 IO,是指应用程序在读写数据时,无论是否有数据可读写,都 立即返回 ,若没有数据可读写将会返回一个错误码,通过不断轮询来检查是否有数据可读或者写。 IO 多路复用由于 Scoket 默认是阻塞 IO,所以很多初学者在处理多个连接时,会为每个连接创建一个线程来处理,但这样做会引起 CPU 的上下文切换,降低系统的性能。 有一种更“优雅”的方式,那就是 IO 多路复用,也称为事件驱动模型(Event-driven IO)。IO 多路复用是指内核一旦发现进程指定的一个或者多个 IO 事件已经就绪,就通知该进程。IO 多路复用模型中,只需要一个线程就可以同时处理多个连接。 通俗易懂的说,IO 多路复用就是将多个 IO 事件交给内核,内核帮我们监听这些 IO 事件,当有 IO 事件就绪时,内核会通知我们,我们只需要处理就绪的 IO 事件即可。 IO 多路复用的优点 一个线程可以同时处理多个连接,减少线程的创建和销毁 降低了系统开销,提高了系统的并发性能 IO 多路复用的实现方式 select poll epoll (Linux) kqueue (FreeBSD) IOCP(Windows) 其中 epoll 是 Linux 下的 IO 多路复用机制,kqueue 是 FreeBSD(macOS 就属于 FreeBSD)下的 IO 多路复用机制。 下面的伪代码是 IO 多路复用的最基本实现方式: ...

2024年06月24日 · 7 分钟 · Cassius0924

Windows Socket API 和 Linux Socket API

本文章主要介绍 Windows 下和 Linux 下的 Socket 编程区别,即 Windows Socket API 和 Linux Socket API 的区别。 头文件Windows 环境下的 Socket 编程需要以下头文件: <WinSock2.h> <WS2tcpip.h> 笔记 如果使用 MSVC 编译器,那么还需要使用预处理指令 #pragma comment(lib, "Ws2_32.lib") 来链接 Ws2_32.lib 库。 ...

2024年06月16日 · 2 分钟 · Cassius0924

基于 L2CAP 协议的蓝牙 BLE 设备通信指南

蓝牙 BLE 是什么蓝牙BLE,即蓝牙低功耗 (Bluetooth Lower Energy)是一种蓝牙通信标准,设计用于短距离通信和低功耗应用。 相比经典蓝牙,BLE 更加节能,传输距离更远,连接更快。BLE 主要用于健身设备、医疗设备、家居自动化等场景。 蓝牙 BLE 设备的连接信道L2CAP的基本概念是信道(Signaling Channel)。信道是个抽象概念,表示两个设备某个协议层之间的通道。每个信道分配一个2字节的信道ID——CID(Channel ID),每个信道功用不同,比如CID=0x0004的信道表示属性协议(Attribute Protocol)专用信道。对于BLE协议,L2CAP共有三个信道ID: 0x0004 – 属性协议 0x0005 – 低功耗信令信道 0x0006 – 安全管理协议 其他信道则用于经典蓝牙。协议复用可以理解为,不同的协议走不同的信道,互不干扰。 代码#define ATT_CID 4; // 创建 L2CAP socket int s = socket(PF_BLUETOOTH, SOCK_SEQPACKET, BTPROTO_L2CAP); // 绑定 L2CAP socket struct sockaddr_l2 bind_addr = {0}; bind_addr.l2_family = AF_BLUETOOTH; bind_addr.l2_cid = htobs(ATT_CID); // ATT 信道 CID bdaddr_t any_addr = {{0, 0, 0, 0, 0, 0}}; bacpy(&bind_addr.l2_bdaddr, &any_addr); bind_addr.l2_bdaddr_type = BDADDR_LE_PUBLIC; int err = bind(s, (struct sockaddr *)&bind_addr, sizeof(bind_addr)); if (err) { return -1; } // 连接 L2CAP socket struct sockaddr_l2 conn_addr = {0}; conn_addr.l2_family = AF_BLUETOOTH; conn_addr.l2_cid = htobs(ATT_CID); // ATT CID str2ba(mac_address.c_str(), &conn_addr.l2_bdaddr); conn_addr.l2_bdaddr_type = BDADDR_LE_PUBLIC; err = connect(s, (struct sockaddr *)&conn_addr, sizeof(conn_addr)); if (err) { exit(-1); } L2CAP 数据包解析L2CAP(Logical Linked Control and Adaptation Protocol 逻辑链路控制与适配协议)工作在链路层,为上层协议提供数据通道。它支持数据分片与重组,确保数据完整可靠地传输。 ...

2024年06月16日 · 3 分钟 · Cassius0924