Un semplice server echo

Un echo server accetta connessioni TCP e restituisce tutti i byte inviati dal client. È l'equivalente di "hello world" nella programmazione di rete.

Lo costruiremo con epoll, in modo che un singolo thread possa servire molti client contemporaneamente. I componenti sono: un socket in ascolto, il ciclo epoll e la gestione della lettura e della successiva scrittura per ogni client.

Inizi con socket() per creare un endpoint TCP IPv4. La terna è AF_INET, SOCK_STREAM e il protocollo 0.

La chiamata restituisce un descrittore di file che assoceremo a un indirizzo, imposteremo in modalità non bloccante e infine registreremo con epoll. Verifichi il valore -1 dopo ogni chiamata di sistema.

Prima di associare il socket a un indirizzo, imposti SO_REUSEADDR con setsockopt(). In questo modo il server può riavviarsi e associarsi nuovamente alla stessa porta senza attendere la scadenza dello stato TIME_WAIT.

Senza questa opzione, un riavvio rapido spesso fallisce con EADDRINUSE, una sorpresa frustrante durante lo sviluppo.

Compili una struct sockaddr_in con famiglia, porta e indirizzo. Utilizzi htons() per la porta e INADDR_ANY per ascoltare su tutte le interfacce.

Quindi chiami bind() per associare il socket a quell'indirizzo. htons converte l'ordine dei byte dell'host nell'ordine dei byte di rete, come richiesto.

Chiami listen() per impostare il socket in modalità passiva e definire una coda per le connessioni in attesa. SOMAXCONN richiede il massimo supportato dal sistema.

Quindi imposti il socket in modalità non bloccante, affinché accept() non blocchi mai il ciclo degli eventi. A questo punto è pronto per essere registrato con epoll.

Crei l'istanza epoll e aggiunga il socket in ascolto con EPOLLIN. Un evento di lettura su questo socket significa che un nuovo client è in attesa di essere accettato.

Memorizzi il fd in data.fd, così potremo riconoscere il socket in ascolto all'interno del ciclo.

Quando il socket in ascolto è leggibile, ripeta accept() finché non restituisce EAGAIN. Imposti ogni nuovo socket client in modalità non bloccante e lo registri per EPOLLIN.

Da questo momento epoll ci segnalerà ogni volta che il client invia dati che possiamo restituire.

Per un client pronto, esegua recv() in un buffer. Se riceve dei byte, li rimandi immediatamente con send().

Questa semplice sequenza di lettura e scrittura costituisce l'echo. In produzione memorizzerebbe i byte non inviati in un buffer, ma per questa dimostrazione supponiamo che la piccola risposta entri nel buffer di invio.

Un valore restituito da recv() pari a 0 significa che il client ha eseguito una chiusura ordinata. Un valore negativo associato a qualcosa di diverso da EAGAIN indica un errore reale.

In entrambi i casi, rimuova il descrittore da epoll e lo chiuda con close() per liberare le risorse e interrompere ulteriori notifiche.

Combini i componenti: attenda gli eventi, distingua se il descrittore è quello in ascolto o quello di un client e agisca di conseguenza.

Questo ciclo compatto è un echo server concorrente perfettamente funzionante: un thread, molti client, nessun thread per connessione.

Compili su Linux e si connetta con nc localhost 8080: tutto ciò che digita verrà restituito. Apra diversi terminali per verificare la concorrenza.

Per renderlo più robusto: gestisca gli invii parziali con un buffer, gestisca EPOLLOUT, passi a EPOLLET con lo svuotamento completo e gestisca EPOLLRDHUP per le chiusure parziali.

Verifichi la Sua comprensione del funzionamento dell'echo server.

Ha creato un echo server con epoll: creare il socket, impostare SO_REUSEADDR, effettuare il bind, metterlo in ascolto e impostarlo in modalità non bloccante. Registri il listener, accetti i client in un ciclo e rimandi i dati ricevuti con recv()/send().

Gestisca un valore restituito pari a 0 come una disconnessione e chiuda tutto correttamente. Da questa struttura di base può sviluppare un server di rete single-thread ad alte prestazioni.