shm implemented as memfd syscall
cheliequan
2022-12-15 e59ca6b2a1bdc1fe66ab86fd247d0215a7ac7951
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
171
172
173
174
175
176
177
178
179
180
181
182
183
184
185
186
187
188
189
190
191
192
193
194
195
196
197
198
199
200
201
202
203
204
205
206
207
208
209
210
211
212
213
214
215
216
217
218
219
220
221
222
223
224
225
226
227
228
229
230
231
232
233
234
235
236
237
238
239
240
241
242
243
244
245
246
247
248
249
250
251
252
253
254
255
256
257
258
259
260
261
262
263
264
265
266
267
268
269
270
271
272
273
274
275
276
277
278
279
280
281
282
283
284
285
286
287
288
289
290
291
292
293
294
295
296
297
298
299
300
301
302
303
304
305
306
307
308
309
310
311
312
313
314
315
316
317
318
319
320
321
322
323
324
325
326
327
328
329
330
331
332
333
334
335
336
337
338
339
340
341
342
343
344
345
346
347
348
349
350
351
352
353
354
355
356
357
358
359
360
361
362
363
364
365
366
367
368
369
370
371
372
373
374
375
376
377
378
379
380
381
382
383
384
385
386
387
388
389
390
391
392
393
394
395
396
397
398
399
400
401
402
403
404
405
406
407
408
409
410
411
412
413
414
415
416
417
418
419
420
421
422
423
424
425
426
427
428
429
430
431
432
433
434
435
436
437
438
439
440
441
442
443
444
445
446
447
448
449
450
451
452
453
454
455
456
457
458
459
460
461
462
463
464
465
466
467
468
469
470
471
472
473
474
475
476
477
478
479
480
481
482
483
484
485
486
487
488
489
490
491
492
493
494
495
496
497
498
499
500
501
502
503
504
505
506
507
508
509
510
511
512
513
514
515
516
517
518
519
520
521
522
523
524
525
526
527
528
529
530
531
532
533
534
535
536
537
538
539
540
541
542
543
544
545
546
547
548
549
550
551
552
553
554
555
556
557
558
559
560
561
562
563
564
565
566
567
568
569
570
571
572
573
574
575
576
577
578
579
580
581
582
583
584
585
586
587
588
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/un.h>
#include <unistd.h>
#include <signal.h>
#include <sys/epoll.h>
#include <errno.h>
#include <sys/syscall.h>
#include <sys/mman.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/types.h>
#include <pthread.h>
 
#include "ipc_msg.h"
 
#define  MAX_EPOLL_EVENT_COUNT 1024
#define errExit(msg)    do { perror(msg); exit(EXIT_FAILURE); \
} while (0)
#define LISTENQ 1024
 
// task item in thread pool
struct task                          
{
    // file descriptor or user_data
    epoll_data_t data;        
    // next task
    struct task* next;               
};
 
struct user_data
{
  int fd;
  unsigned int n_size;
  char line[MAX_LEN];
};
 
//typedef int (*readfunc)(struct user_data*);
typedef int (*writefunc)(struct user_data*);
/* thread exec function */
void *readtask(void *args);
void *writetask(void *args);
 
// mutex lock to protect readhead/readtail
pthread_mutex_t r_mutex;             
pthread_cond_t r_condl;
 
// mutex lock to protect writehead/writetail
pthread_mutex_t w_mutex;             
pthread_cond_t w_condl;
struct task *readhead = NULL, *readtail = NULL;
struct task *writehead = NULL, *writetail = NULL;
 
//create epoll
int epfd,eventfd;
struct epoll_event   ev,events[LISTENQ];
 
int g_memfd = 0;
 
void handler(){
 
  printf("clean program start\n");
  //unlink(UNIX_DOMAIN);
  remove(UNIX_DOMAIN);
  printf("clean end.\n");
}
 
int shm_write(int fd)
{
  struct stat st;
  ssize_t len;
  int ret = 0;  
  unsigned char* paddr;
 
  if (fstat (fd, &st))
    errExit ("fstat");
  len = st.st_size;
 
  char *content = "hello world!\n";
  ret =  basic_shm_mmap (fd, &paddr);
  if (ret < 0)
    errExit("basic_shm_mmap");
 
  memcpy(paddr, content, strlen(content));
 
  printf("length: %zu, atime: %lu.%lu\n", len, st.st_atim.tv_sec, st.st_atim.tv_nsec);
  return len;
}
 
void setnonblocking(int sock)
{
  int opts;
 
  opts = fcntl(sock, F_GETFL);
  if(opts<0)
   {
     perror("fcntl(sock,GETFL)");
     exit(1); 
   }
 
  if(fcntl(sock, F_SETFL, opts | O_NONBLOCK)<0)
   {
    perror("fcntl(sock,SETFL,opts)");
    exit(1);
   }
}
 
 
int proc_memfd(struct user_data* rdata)
{
    int fd = rdata->fd;
    unsigned int n_size;
    char line[MAX_LEN]= {0};
    int n = 0;
    int nwrite = 0;
    int data_size = 0;    
    memfd_data_st memfd_data = {0};
 
    if(rdata->n_size <= 0 || fd < 0)
    {
      return -1;
    }
 
    if(0 == strncmp(rdata->line, HELLO_MSG, strlen(HELLO_MSG)))
    {
      memfd_data.memfd = g_memfd;
      memfd_data.pid = getpid();
      memfd_data.data = NULL;
      memfd_data.len = 0;
      data_size = sizeof(memfd_data_st) + memfd_data.len;
      memcpy(line, &memfd_data, data_size);
    }
    else
    {
      return  -1;
    }
    
    n = data_size;
    while(n>0)
    {
        nwrite = write(rdata->fd, line+data_size-n,n);////ET
        if( nwrite < n )
        {
            if((nwrite==-1) && (errno != EAGAIN))
            {
                perror("write error");                
            }
            if (errno == ECONNRESET)
            {
                close(rdata->fd);
                printf("[SERVER] Error: send responce failed: %s\n", strerror(errno)); 
            }
            else if (nwrite == 0)
            {
                close(rdata->fd);
                printf("[SERVER] Error: client closed connection.");                  
            }
            break;
        }
        n -= nwrite;
    }
 
    return nwrite;
    
}
 
 
/**
 * thread exec function
 */
void *readtask(void *args) 
{
  int i = 0;
  int fd = -1;
  unsigned int n = 0;
 
  struct user_data *data = NULL;
 
  while (1)
   {
    // protect task queue (readhead/readtail)
     pthread_mutex_lock(&r_mutex);
 
     while(readhead == NULL)
      {
       // if condl false, will unlock mutex
       mydebug("thread:%u waiting, task is NULL ... \n", (uint32_t)pthread_self());
       pthread_cond_wait(&r_condl, &r_mutex);
      }
 
     fd = readhead->data.fd;
 
      struct task *tmp = readhead;
      readhead = readhead->next;
      free(tmp);
      pthread_mutex_unlock(&r_mutex);
 
      mydebug("[SERVER] readtask %u handling %d\n", (uint32_t)pthread_self(), fd);
 
      data = (struct user_data *)malloc(sizeof(struct user_data));
      if(NULL == data)
      {
          perror("readtask malloc");
          return;
      }
      
      memset(data, 0 , sizeof(struct user_data));
      data->fd = fd;
 
      n=0;
      int nread = 0;
      while((nread = read(fd,data->line+n,MAX_LEN))>0)
      {
          n+=nread;
      }
 
      if((nread==-1) && (errno != EAGAIN))
      {
        perror("read error");
      }
 
      if(n < 0)
      {
        if (errno == ECONNRESET)
          {
            close(fd);
            mydebug("[SERVER] Error: readline failed: %s\n", strerror(errno));           
          }
          else
          {
              mydebug("readline error \n");
          }
          if(data != NULL)
          {
              free(data);
              data = NULL;
          }
        }          
        else if (n == 0)
        {
            close(fd);
            mydebug("[SERVER] Info: client closed connection.\n");
            if(data != NULL)
            {
              free(data);
              data = NULL;
            }
        }
        else
        {
            data->n_size = n;
        
            mydebug("[SERVER] readtask %u received %d : [%d] %s\n", (uint32_t)pthread_self(), fd, data->n_size, data->line);
            if (data->line[0] != '\0')
            {
                // modify monitored event to EPOLLOUT,  wait next loop to send respond
                ev.data.ptr = data;
                // Modify event to EPOLLOUT
                ev.events = EPOLLOUT | EPOLLET;    
                // modify moditored fd event
                if(epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_MOD,fd,&ev)==-1)
                {
                  perror("epoll_ctl:mod");
                  if(data != NULL)
                  {
                    free(data);
                    data = NULL;
                  }                 
                }
            }
          }         
      }
}
 
void *writetask(void *args)
{
    int n = 0;
    int nwrite = 0;
    int ret = 0;
 
    // data to wirte back to client
    struct user_data *rdata = NULL;  
    while(1)
    {
        pthread_mutex_lock(&w_mutex);
        while(writehead == NULL)
        {
            // if condl false, will unlock mutex
            pthread_cond_wait(&w_condl, &w_mutex); 
        }
        rdata = (struct user_data*)writehead->data.ptr;
        struct task* tmp = writehead;
        writehead = writehead->next;
        free(tmp);
 
        //echo("[SERVER] thread %d writetask before unlock\n", pthread_self());
        pthread_mutex_unlock(&w_mutex);
        //echo("[SERVER] thread %d writetask after unlock\n", pthread_self());
 
        if(rdata->fd < 0)
        {
            goto error;
        }
        mydebug("[SERVER] writetask %u sending %d\n", (uint32_t)pthread_self(), rdata->fd);
 
        writefunc wfunc = (writefunc)args;
        ret = wfunc(rdata);
        if(ret < 0)
        {
          goto error;
        }
 
        // delete data
        if (rdata->fd > 0)
        {       
          // modify monitored event to EPOLLIN, wait next loop to receive data
          ev.data.fd = rdata->fd;
          // monitor in message, edge trigger
          //ev.events = EPOLLIN | EPOLLET;   
          // modify moditored fd event
          if(epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_DEL, rdata->fd, &ev)==-1)
          {
              perror("epoll_ctl:del");
          } 
  
          close(rdata->fd);
        }    
 
error:           
        free(rdata); 
    }
}
 
 
int main(int argc, char **argv)
{
  char *name;
  ssize_t  len;
  int lsn_fd, apt_fd;
  struct sockaddr_un srv_addr;
  struct sockaddr_un clt_addr;
  socklen_t clt_len;
  int ret;
  int i;
  //char recv_buf[MAX_LEN] = {0};
  //char send_buf[MAX_LEN] = {0};
  char line[MAX_LEN] = {0};
  pthread_t *read_tids = NULL;
  int read_thread_num = 2;
  pthread_t *write_tids = NULL;   
  int write_thread_num = 2;   
  struct task *new_task=NULL;
  struct user_data *rdata=NULL;
 
 
  if (argc < 3) {
    fprintf(stderr, "%s name size\n", argv[0]);
    exit(EXIT_FAILURE);
  }
 
  name = argv[1];
  len = atoi(argv[2]) * 1024LU * 1024LU * 1024LU;
  signal(SIGTERM,handler);
 
  g_memfd = basic_shm_create(name, len);
  ret = shm_write(g_memfd);
 
 
    if((read_tids = (pthread_t *)malloc(read_thread_num * sizeof(pthread_t))) == NULL)
    {
        perror("read_tids malloc fail\n");
    return -1;    
    }
 
  // threads for reading thread pool  
  for(i = 0; i < read_thread_num; i++)
  {
    pthread_create(&read_tids[i], NULL, readtask, NULL);
  }
 
    if((write_tids = (pthread_t *)malloc(write_thread_num * sizeof(pthread_t))) == NULL)
    {
        perror("write_tids  malloc fail\n");
    return -1;
    }
 
  // threads for writing thread pool  
  for(i = 0; i < write_thread_num; i++)
  {
    pthread_create(&write_tids[i], NULL, writetask, proc_memfd);
  }
 
  epfd = epoll_create(MAX_EPOLL_EVENT_COUNT);
 
  //create socket to bind local IP and PORT
  lsn_fd = socket(AF_UNIX, SOCK_STREAM, 0);
 
  int opt = 0x1;
  setsockopt(lsn_fd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &opt, sizeof(opt));
 
  // set the descriptor as non-blocking
  setnonblocking(lsn_fd);
 
  ev.data.fd = lsn_fd;
  ev.events = EPOLLIN|EPOLLET;
 
  /*Control an epoll descriptor, $epfd, by requesting the operation op be performed on the target file descriptor, fd.
 
  $epfd is an epoll descriptor returned from epoll_create.
  $op is one of EPOLL_CTL_ADD, EPOLL_CTL_MOD or EPOLL_CTL_DEL.
  $fd is the file desciptor to be watched.
  $eventmask is a bitmask of events defined by EPOLLIN, EPOLLOUT, etc.
 
  When successful, epoll_ctl returns 0. When an error occurs, epoll_ctl returns -1 and errno is set appropriately.
  */
  if(epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_ADD,lsn_fd,&ev)==-1)
  {
      perror("epoll_ctl:add");               
  } 
  
  if(lsn_fd < 0)
  {
    perror("can't create communication socket!");
    unlink(UNIX_DOMAIN);
    basic_shm_close(g_memfd);      
    return 1;
  }
 
  //create local IP and PORT
  srv_addr.sun_family = AF_UNIX;
  strncpy(srv_addr.sun_path, UNIX_DOMAIN, sizeof(srv_addr.sun_path) - 1);
  //unlink(UNIX_DOMAIN);
 
  //bind sockfd and sockaddr
  ret = bind(lsn_fd, (struct sockaddr*)&srv_addr, sizeof(srv_addr));
  if(ret == -1)
  {
    perror("can't bind local sockaddr!");
    close(lsn_fd);
    unlink(UNIX_DOMAIN);
    basic_shm_close(g_memfd);  
    return 1;
  }
 
  //listen lsn_fd, try listen 5
 
  ret = listen(lsn_fd, LISTENQ);
  if(ret == -1)
  {
    perror("can't listen client connect request");
    close(lsn_fd);
    unlink(UNIX_DOMAIN);
    basic_shm_close(g_memfd);  
 
    return 1;
  }
 
  clt_len = sizeof(clt_addr);
  while(1)
  {
    int nfds = epoll_wait(epfd,events,1024,100);
    int i=0;
    for(i=0;i<nfds;++i)
    {
      if(events[i].data.fd == lsn_fd)
      {
          // accept the client connection
                while((apt_fd=accept(lsn_fd, (struct sockaddr *)&clt_addr, &clt_len))>0)
                {
            setnonblocking(apt_fd);
            //char *str = inet_ntoa(clt_addr.sun_path);
            //printf("[SERVER] connect from %s \n", str);
            ev.data.fd = apt_fd;                        
            // monitor in message, edge trigger
            ev.events = EPOLLIN | EPOLLET;                        
            // add fd to epoll queue
            if(epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_ADD,apt_fd,&ev)==-1)
            {
                perror("epoll_ctl:add");
                continue;
                //exit(EXIT_FAILURE);
            }
            }
                 if( apt_fd == -1)
                {
                     if((errno != EAGAIN ) 
                        && (errno!= ECONNABORTED)
                         && (errno != EPROTO)
                         && (errno != EINTR))
                     {
                        perror("accept");
                         
                     }
                 }
                 continue;
      }
      else if (events[i].events & EPOLLIN)
      //write数据
      {
        printf("EPOLLIN\n");
        if( (eventfd = events[i].data.fd) < 0 )
        {
          continue;
        }
 
          printf("[SERVER] put task %d to read queue\n", events[i].data.fd);
 
          new_task = (struct task *)malloc(sizeof(struct task));
          if(NULL == new_task)
          {
            goto error;
          }          
          new_task->data.fd= eventfd;
          new_task->next = NULL;
 
          // protect task queue (readhead/readtail)
          pthread_mutex_lock(&r_mutex); 
 
          // the queue is empty
          if(readhead == NULL)
          {
             readhead = new_task;
             readtail = new_task;
          }
          // queue is not empty
          else
          {
             readtail->next = new_task;
             readtail = new_task;
          }
 
           // trigger readtask thread
           pthread_cond_broadcast(&r_condl);
           pthread_mutex_unlock(&r_mutex);
      }
      else if (events[i].events & EPOLLOUT)
      {
          rdata = (struct user_data *)events[i].data.ptr;
          if ( NULL == rdata )
          {
              continue; 
          }  
          printf("[SERVER] put task %d to write queue\n", ((struct task*)events[i].data.ptr)->data.fd);
 
          new_task = malloc(sizeof(struct task));
          if(NULL == new_task)
          {
            goto error;
          }
          new_task->data.ptr = (struct user_data*)events[i].data.ptr;
          new_task->next = NULL;
 
          pthread_mutex_lock(&w_mutex);
 
          // the queue is empty
          if (writehead == NULL)
          {
              writehead = new_task;
              writetail = new_task;
          }
          // queue is not empty
          else                 
          {
              writetail->next = new_task;
              writetail = new_task;
          }
 
          // trigger writetask thread
          pthread_cond_broadcast(&w_condl);  
 
          pthread_mutex_unlock(&w_mutex);
      }
      else
      {
        printf("[SERVER] Error: unknown epoll event");
      }
    }
  }
 
error:
  close(apt_fd);
  close(lsn_fd);
  unlink(UNIX_DOMAIN);
  basic_shm_close(g_memfd);  
  return 0;
}