网络编程epoll和udp

	# epoll模型核心要点
	## 1. epoll核心概念
	### 1.1 高效IO多路复用
	- 监视列表与激活列表分离
	- 内核使用红黑树存储描述符
	- 边缘触发模式(EPOLLET)支持
	### 1.2 事件触发机制
	- **水平触发(LT)**：
	- 默认模式，类似select/poll
	- 数据未读完持续触发事件
	- **边缘触发(ET)**：
	- 需手动设置EPOLLET标志
	- 数据到达仅触发一次事件
	- 必须搭配非阻塞IO使用
	## 2. 关键操作函数
	### 2.1 epoll_create1
	```c
	int epfd = epoll_create1(EPOLL_CLOEXEC);

• 创建epoll实例
• EPOLL_CLOEXEC标志自动关闭文件描述符

2.2 epoll_ctl

epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, fd, &event);

• 操作类型：
  • EPOLL_CTL_ADD 添加描述符
  • EPOLL_CTL_MOD 修改事件
  • EPOLL_CTL_DEL 删除描述符
• 事件结构体：

  	struct epoll_event {
  	uint32_t events; // EPOLLIN/EPOLLOUT/EPOLLERR
  	epoll_data_t data; // 携带用户数据
  	};

2.3 epoll_wait

int num = epoll_wait(epfd, events, maxevents, timeout);

• 阻塞等待事件触发
• 参数：
  • timeout=-1永久阻塞
  • timeout=0非阻塞
• 返回激活事件数量

3. 服务器实现流程

3.1 初始化阶段

	// 创建TCP套接字
	int sfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
	// 绑定地址
	bind(sfd, (struct sockaddr*)&addr, sizeof(addr));
	// 设置监听队列
	listen(sfd, 5);
	// 创建epoll实例
	int epfd = epoll_create1(EPOLL_CLOEXEC);

3.2 事件处理循环

1. 接受新连接：

	int client_fd = accept(sfd, ...);
	// 设置非阻塞模式
	fcntl(client_fd, F_SETFL, O_NONBLOCK);
	// 添加至epoll监视
	epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, client_fd, &event);

1. 处理数据接收：

	while(recv() > 0) { // 边缘触发需循环读取
	printf("Received: %s", buf);
	if(errno == EAGAIN) break; // 非阻塞模式退出条件
	}

1. 异常处理：

	if(ret == 0) { // 客户端关闭
	epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_DEL, fd_temp, NULL);
	close(fd_temp);
	}

4. 模型对比

特性	select	poll	epoll
数据结构	位图(1024限制)	结构体数组	红黑树
时间复杂度	O(n)线性扫描	O(n)线性扫描	O(1)回调通知
触发模式	仅水平触发	仅水平触发	支持边缘触发
内存拷贝	每次全量复制	每次全量复制	增量操作
适用场景	低并发/跨平台	中等并发	高并发/Linux专用

5. 客户端实现要点

5.1 非阻塞IO设置

	int flags = fcntl(fd, F_GETFL);
	fcntl(fd, F_SETFL, flags | O_NONBLOCK);

5.2 数据发送处理

	while(1) {
	fgets(buf, sizeof(buf), stdin);
	send(sfd, buf, strlen(buf), 0); // 边缘触发需保证完全发送
	if(errno == EAGAIN) usleep(1000); // 流量控制
	}

6. 特殊场景处理

6.1 多客户端通信

• 服务端维护客户端映射表
• 使用epoll_data携带会话上下文

event.data.ptr = &client_ctx; // 传递自定义数据结构

6.2 心跳检测机制

• 定时器队列管理连接状态
• EPOLLERR事件处理异常断开

	# UDP套接字通信核心要点
	## 1. UDP协议特性
	### 基础特征
	- 无连接不可靠传输
	- 数据报独立发送
	- 支持数据顺序错乱
	- 效率高延迟低
	### 适用场景
	- 实时音视频传输
	- 在线游戏数据交互
	- 广播/组播通信
	## 2. 核心函数解析
	### socket创建
	```c
	int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);

• 协议族必须为AF_INET
• 类型指定SOCK_DGRAM

数据接收

	ssize_t recvfrom(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags,
	struct sockaddr *src_addr, socklen_t *addrlen);

• 获取发送方地址信息
• flags支持阻塞/非阻塞模式

数据发送

	ssize_t sendto(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags,
	const struct sockaddr *dest_addr, socklen_t addrlen);

• 必须指定目标地址
• 单次发送上限4096字节

connect特殊用法

• 内核预存目标地址信息
• 允许使用send/recv简化调用
• 可多次调用更改目标地址

3. 服务器实现流程

核心步骤

1. 创建DGRAM类型套接字
2. 绑定固定IP和端口
3. 循环接收客户端消息
4. 响应消息附加处理标识

关键代码段

	struct sockaddr_in cliaddr;
	socklen_t len = sizeof(cliaddr);
	ret = recvfrom(sockfd, buf, sizeof(buf), 0,
	(struct sockaddr*)&cliaddr, &len);
	sendto(sockfd, modified_buf, strlen(modified_buf), 0,
	(struct sockaddr*)&cliaddr, len);

4. 客户端实现模式

基础版本

• 每次发送指定目标地址
• 内核自动管理地址缓存

高效版本

	connect(sockfd, (struct sockaddr*)&seraddr, sizeof(seraddr));
	send(sockfd, buf, strlen(buf), 0);

• 内核持续存储目标地址
• 减少地址解析开销

5. 特殊处理机制

地址重置

	struct sockaddr_in unspec = { .sin_family = AF_UNSPEC };
	connect(sockfd, (struct sockaddr*)&unspec, sizeof(unspec));

• 清除内核缓存的地址
• 恢复原始发送模式

错误检测

• recvfrom返回0表示空数据包
• errno==EAGAIN时处理非阻塞状态
• 发送失败需重试或记录日志

6. 与TCP对比差异

特性	UDP	TCP
连接方式	无连接	三次握手建立连接
数据边界	保留报文边界	字节流形式
可靠性	不保证数据完整	可靠传输
资源消耗	低	高
适用场景	实时性要求高的场景	数据完整性场景

7. 性能优化方向

• 使用连接式UDP减少系统调用
• 设置SO_RCVBUF/SO_SNDBUF
• 采用非阻塞IO+epoll多路复用
• 实现应用层重传机制