Un servidor de eco sencillo

Un servidor de eco acepta conexiones TCP y devuelve los mismos bytes que envía un cliente. Es el «hola mundo» de la programación de redes.

Lo construiremos sobre epoll para que un único subproceso atienda a muchos clientes a la vez. Las piezas son: un socket de escucha, el bucle de epoll y la gestión de lectura y escritura de cada cliente.

Comience con socket() para crear un extremo TCP IPv4. La combinación es AF_INET, SOCK_STREAM y el protocolo 0.

Esto devuelve un descriptor de archivo que vincularemos, configuraremos como no bloqueante y finalmente registraremos en epoll. Compruebe si se devuelve -1 en cada llamada al sistema.

Antes de vincular el socket, establezca SO_REUSEADDR con setsockopt(). Esto permite que el servidor se reinicie y vuelva a vincularse al mismo puerto sin tener que esperar a que termine el estado TIME_WAIT.

Sin esta opción, un reinicio rápido suele fallar con EADDRINUSE, una sorpresa frustrante durante el desarrollo.

Rellene un struct sockaddr_in con la familia, el puerto y la dirección. Use htons() para el puerto y INADDR_ANY para escuchar en todas las interfaces.

Después, llame a bind() para asociar el socket a esa dirección. htons convierte el orden de bytes del host al orden de bytes de red, que es obligatorio.

Llame a listen() para marcar el socket como pasivo y establecer una cola para las conexiones pendientes. SOMAXCONN solicita el máximo del sistema.

Después, configure el socket como no bloqueante para que accept() nunca bloquee el bucle de eventos. Ahora está listo para registrarlo en epoll.

Cree la instancia de epoll y añada el socket de escucha con EPOLLIN. Un evento de lectura en este socket significa que hay un nuevo cliente esperando para ser aceptado.

Guardamos el fd en data.fd para poder reconocer el socket de escucha dentro del bucle.

Cuando el socket de escucha se pueda leer, repita accept() hasta EAGAIN. Configure cada nuevo socket de cliente como no bloqueante y regístrelo para EPOLLIN.

A partir de ese momento, epoll nos avisará cada vez que el cliente envíe datos que podamos devolver.

Para un cliente listo, use recv() para leer en un búfer. Si recibe bytes, devuelva esos mismos bytes directamente con send().

Esta sencilla lectura seguida de escritura es el eco. En producción tendría que almacenar en búfer los bytes no enviados, pero para una demostración suponemos que la respuesta pequeña cabe en el búfer de envío.

Un valor devuelto de recv() igual a 0 significa que el cliente realizó un cierre ordenado. Un valor negativo con cualquier valor distinto de EAGAIN indica un error real.

En ambos casos, elimine el descriptor de epoll y ciérrelo con close() para liberar recursos y detener futuros eventos.

Combine las piezas: espere los eventos, determine si el descriptor corresponde al socket de escucha o a un cliente y actúe en consecuencia.

Este bucle compacto es un servidor de eco concurrente completamente funcional. Un subproceso, muchos clientes y ningún subproceso por conexión.

Compile en Linux y conéctese con nc localhost 8080; todo lo que escriba volverá a aparecer. Abra varios terminales para comprobar la concurrencia.

Para hacerlo más robusto: almacene en búfer los envíos parciales, gestione EPOLLOUT, cambie a EPOLLET con un vaciado completo y gestione EPOLLRDHUP para los cierres parciales.

Ha creado un servidor de eco con epoll: crear, establecer SO_REUSEADDR, asociar, escuchar y pasar a modo no bloqueante. Registre el socket de escucha, acepte clientes en un bucle y devuelva los datos con recv()/send().

Trate un valor de retorno 0 como una desconexión y cierre la conexión correctamente. A partir de este esqueleto puede desarrollar un servidor de red de alto rendimiento y de un solo hilo.