Um servidor de eco simples

Um servidor de eco aceita conexões TCP e envia de volta quaisquer bytes enviados por um cliente. Ele é o "olá, mundo" da programação de redes.

Nós o construiremos sobre epoll para que uma única thread atenda muitos clientes ao mesmo tempo. As partes são: um soquete de escuta, o loop de epoll e o processamento de leitura e depois escrita de cada cliente.

Comece com socket() para um ponto de extremidade TCP IPv4. A combinação é AF_INET, SOCK_STREAM e o protocolo 0.

Isso retorna um descritor de arquivo que associaremos a um endereço, marcaremos como não bloqueante e, por fim, registraremos no epoll. Verifique se o retorno é -1 em toda chamada de sistema.

Antes de associar o endereço, defina SO_REUSEADDR com setsockopt(). Isso permite que o servidor seja reiniciado e associado novamente à mesma porta sem esperar o término do estado TIME_WAIT.

Sem essa opção, uma reinicialização rápida frequentemente falha com EADDRINUSE, uma surpresa frustrante durante o desenvolvimento.

Preencha uma struct sockaddr_in com a família, a porta e o endereço. Use htons() para a porta e INADDR_ANY para escutar em todas as interfaces.

Em seguida, chame bind() para associar o soquete a esse endereço. htons converte a ordem de bytes do host para a ordem de bytes da rede, o que é obrigatório.

Chame listen() para marcar o soquete como passivo e definir uma fila para conexões pendentes. SOMAXCONN solicita o máximo permitido pelo sistema.

Depois, passe o soquete para o modo não bloqueante para que accept() nunca interrompa o loop de eventos. Agora ele está pronto para ser registrado no epoll.

Crie a instância de epoll e adicione o soquete de escuta com EPOLLIN. Um evento de leitura aqui significa que um novo cliente está aguardando para ser aceito.

Armazenamos o fd em data.fd para podermos reconhecer o soquete de escuta dentro do loop.

Quando o soquete de escuta estiver pronto para leitura, repita accept() até receber EAGAIN. Cada novo soquete de cliente é configurado como não bloqueante e registrado para EPOLLIN.

A partir desse momento, epoll nos informará sempre que esse cliente enviar dados que possamos devolver.

Para um cliente pronto, use recv() para ler em um buffer. Se receber bytes, envie os mesmos bytes de volta diretamente com send().

Essa leitura seguida de escrita simples é o eco. Em produção, você armazenaria em buffer os bytes não enviados, mas, para uma demonstração, presumimos que a pequena resposta caiba no buffer de envio.

Um retorno de recv() igual a 0 significa que o cliente realizou um desligamento ordenado. Um retorno negativo com qualquer valor diferente de EAGAIN é um erro real.

Nos dois casos, remova o descritor do epoll e use close() para fechá-lo, liberando recursos e interrompendo novos eventos.

Combine as partes: aguarde eventos, verifique se o descritor é o soquete de escuta ou um cliente e aja de acordo.

Esse loop compacto é um servidor de eco simultâneo totalmente funcional. Uma thread, muitos clientes, nenhuma thread por conexão.

Compile no Linux e conecte-se com nc localhost 8080; tudo o que você digitar voltará. Abra vários terminais para comprovar a simultaneidade.

Para torná-lo mais robusto: armazene em buffer os envios parciais, processe EPOLLOUT, mude para EPOLLET esvaziando completamente os dados e processe EPOLLRDHUP para meios-desligamentos.

Você construiu um servidor de eco com epoll: criar, definir SO_REUSEADDR, associar, escutar e ativar o modo não bloqueante. Registre o servidor de escuta, aceite clientes em um laço e faça o eco com recv()/send().

Trate um retorno 0 como uma desconexão e feche tudo corretamente. A partir desse esqueleto, você pode desenvolver um servidor de rede de alto desempenho e thread único.