Linux 高级 IO：基于 ET 模式 epoll 的 Reactor 模型 TCP 服务器实现

Linux 高级 IO：基于 ET 模式 epoll 的 Reactor 模型 TCP 服务器实现

前言

本文介绍基于边缘触发（ET）模式的 epoll 机制构建 Reactor 反应堆模型的 TCP 服务器实现。文章将在水平触发（LT）模式的基础上进行讲解，重点阐述如何将 epoll 设置为 ET 模式并实现完整的 Reactor 架构。

一、前置知识

1. epoll 工作模式：epoll 默认使用 LT（Level Triggered）水平触发模式，也可设置为 ET（Edge Triggered）边缘触发模式。设置方法是在 epoll_ctl 中将事件按位与上 EPOLLET。
2. 核心文件结构：
   • Epoller.hpp：封装 epoll 接口（创建、等待、控制），管理 epfd。
   • Log.hpp：日志模块，定义全局对象 lg。
   • Main.cc：主函数入口，调用服务器逻辑。
   • makefile：编译构建脚本。
   • nocopy.hpp：禁止拷贝基类，确保服务器和 Epoller 单例特性。
   • Socket.hpp：封装套接字原生接口。
   • TcpServer.hpp：包含连接描述类 Connection 及服务器类 TcpServer。
3. 建议：在阅读本文前，建议先了解 LT 模式下的 epoll TCP 服务器实现，因为大部分基础逻辑相同。
4. 实现思路：通过 epoll_ctl 将 fd 关心的事件与 EPOLLET 组合传入，即可开启 ET 模式。

二、第一阶段，基本框架的实现

Connection 类设计

在 ET 模式下，文件描述符 sock 必须设置为非阻塞，并通过循环读取直到出错来清空接收缓冲区。由于 TCP 是面向字节流的，报文可能不完整，因此需要维护用户级输入缓冲区 inbuffer 和输出缓冲区 outbuffer。

• 成员变量：
  • _sock：文件描述符。
  • _inbuffer, _outbuffer：使用 std::string 类型，支持动态扩容。
  • _tcp_server_ptr：使用 std::weak_ptr<TcpServer> 打破循环引用。
  • _ip, _port：客户端信息。
• 回调函数：
  • 定义 func_t = std::function<void(std::shared_ptr<Connection>)>。
  • _recv_cb, _send_cb, _except_cb：分别处理读、写、异常事件。
• 生命周期管理：
  • 析构时关闭 socket。
  • 避免 shared_ptr 循环引用，Connection 内部对 TcpServer 使用 weak_ptr。

#include <iostream>










 ;
 ;

 EVENT_IN = (EPOLLIN | EPOLLET);
 EVENT_OUT = (EPOLLOUT | EPOLLET);
   g_buffer_size = ;
  = std::function<(std::shared_ptr<Connection>)>;

  {
:
    ( sock, std::weak_ptr<TcpServer> tcp_server_ptr)
        : _sock(sock), _tcp_server_ptr(tcp_server_ptr) {}

    {
        _recv_cb = recv_cb;
        _send_cb = send_cb;
        _except_cb = except_cb;
    }

    { _inbuffer += info; }
    { _outbuffer += info; }

    {  _inbuffer; }
    {  _outbuffer; }

    {  _sock; }

    ~() {
         (_sock > ) (_sock);
    }

:
     _sock;
    std::string _inbuffer;
    std::string _outbuffer;

:
     _recv_cb;
     _send_cb;
     _except_cb;
    std::weak_ptr<TcpServer> _tcp_server_ptr;
    std::string _ip;
     _port;
};