shm implemented as memfd syscall
zhangmeng
2023-07-27 157b3411dd123694ca29dd80fe9ecc683958ccab
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
589
590
591
592
593
594
595
596
597
598
599
600
601
602
603
604
#include "epollfd_shm.h"
 
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/epoll.h>
#include <sys/un.h>
#include <poll.h>
#include <unistd.h>
#include <errno.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <fcntl.h>
 
#include "transfd_shm.h"
 
static void setfdnonblock(int fd, int nonblock){
    int flags = fcntl(fd, F_GETFL);
    if (flags < 0) return;
 
    if (nonblock) {
        flags |= O_NONBLOCK;
    } else {
        flags &= ~O_NONBLOCK;
    }
    if (fcntl(fd, F_SETFL, flags) < 0){
        printf("setfdnonblock %s failed %d -> %s\n", nonblock ? "nonblock" : "block", errno, strerror(errno));
    }
}
 
static inline int fdnonblock(int fd){
    int flags = fcntl(fd, F_GETFL);
    if (flags < 0) return 0;
    return flags & O_NONBLOCK;
}
 
int unix_domain_server_fd(const char* path, int nonblock){
    struct sockaddr_un addr;
    if (strlen(path) > sizeof(addr.sun_path) -1){
        printf("unix_domain_server_fd path too long, must less than %lu\n", sizeof(addr.sun_path));
        return -1;
    }
 
    memset(&addr, 0, sizeof(addr));
    addr.sun_family = AF_UNIX;
    memcpy(addr.sun_path, path, strlen(path));
 
    int fd = socket(AF_UNIX, SOCK_SEQPACKET|SOCK_CLOEXEC, 0);
    if (fd < 0) {
        printf("unix_domain_server_fd failed %d -> %s\n", errno, strerror(errno));
        return fd;
    }
 
    unlink(path);
 
    int ret = bind(fd, (const struct sockaddr *)&addr, sizeof(addr));
    if (ret != 0){
        close(fd);
        printf("unix_domain_server_fd bind failed %d -> %s\n", errno, strerror(errno));
        return ret;
    }
 
    ret = listen(fd, 128);
    if (ret != 0){
        printf("unix_domain_server_fd listen failed %d -> %s\n", errno, strerror(errno));
        close(fd);
        return ret;
    }
 
    if (nonblock) setfdnonblock(fd, 1);
 
    return fd;
}
 
int unix_domain_client_fd(const char *path, int nonblock){
    struct sockaddr_un addr;
    memset(&addr, 0, sizeof(addr));
    addr.sun_family = AF_UNIX;
    memcpy(addr.sun_path, path, strlen(path));
 
    int fd = socket(PF_UNIX, SOCK_SEQPACKET|SOCK_CLOEXEC, 0);
    if (fd < 0){
        printf("unix_domain_client_fd socket failed %d -> %s\n", errno, strerror(errno));
        return fd;
    }
 
    int ret = connect(fd, (const struct sockaddr *)&addr, sizeof(addr));
    if (ret != 0){
        printf("unix_domain_client_fd connect failed %d -> %s\n", errno, strerror(errno));
        close(fd);
        return ret;
    }
 
    if (nonblock) setfdnonblock(fd, 1);
 
    return fd;
}
 
static int epoll_init(int fd, int flags){
    int epollfd = epoll_create1(EPOLL_CLOEXEC);
    if (epollfd < 0){
        printf("epoll_loop_server create epollfd failed %d -> %s", errno, strerror(errno));
        return -1;
    }
 
    struct epoll_event event;
    event.events = flags;
    event.data.fd = fd;
 
    if (epoll_ctl(epollfd, EPOLL_CTL_ADD, fd, &event) < 0){
        printf("epoll_loop_server add failed %d -> %s\n", errno, strerror(errno));
        return -1;
    }
    return epollfd;
}
 
static void update_client(int clients[], int max, int newFd, int oldFd){
    for(int i = 0; i < max; i++){
        if (clients[i] == oldFd){
            clients[i] = newFd;
            break;
        }
    }
}
 
static int no_quit(void* args){
    return 0;
}
 
// 认为最多不会超过256个客户端连接
static const int maxConns = 256;
// 认为最多一次传输的fd不超过16个
static const int maxMemFds = 16;
 
static int copyFds(void* args, cbGetData fget, int memFds[]) {
    struct fd_msg msg;
    memset(&msg, 0, sizeof(msg));
    int memFds_len = 0;
    if (fget(args, &msg)){
        if (msg.data) {
            memcpy(memFds, msg.data, sizeof(int) * msg.len);
            memFds_len = msg.len;
        } else {
            memFds[0] = msg.fd;
            memFds_len = 1;
        }
    }
    return memFds_len;
}
 
static void handleFds(void* args, cbHandleData fhandle, int memFds[], int fds) {
    struct fd_msg msg = {};
    int fd_len = fds > maxMemFds ? maxMemFds : fds;
    if (fd_len > 1) {
        msg.data = memFds;
        msg.len = fd_len;
    } else {
        msg.fd = memFds[0];
    }
    fhandle(args, &msg);
}
 
int epoll_loop(int listenfd, cbGetData fget, cbHandleData fhandle, cbQuit fquit, void* args){
    if (!fget && !fhandle) {
        printf("epoll At Leaset MUST be a sender or receiver\n");
        return -1;
    }
    int is_sender = fget ? 1 : 0;
    int is_recver = fhandle ? 1 : 0;
 
    struct sockaddr_un connaddr;
    socklen_t len = sizeof(connaddr);
 
    cbQuit fq = no_quit;
    if (fquit) fq = fquit;
 
    int clients[maxConns];
    memset(clients, -1, maxConns * sizeof(int));
 
    int ET = 0;
 
    int epollfd = epoll_init(listenfd, EPOLLIN|ET);
    if (epollfd == -1){
        return epollfd;
    }
 
    int listenfd_nonblock = fdnonblock(listenfd);
 
    while (!fq(args)) {
        struct epoll_event events[maxConns];
        memset(events, 0, maxConns * sizeof(struct epoll_event));
        int nready = epoll_wait(epollfd, events, maxConns, 3000);
        if (nready == -1){
            printf("epoll_loop wait failed %d -> %s\n", errno, strerror(errno));
            break;
        }
        if (nready == 0){
            // timeout
            continue;
        }
 
        // 发送给所有当前已连接相同的fd
        int memFds[maxMemFds];
        memset(memFds, -1, sizeof(int) * maxMemFds);
        int memFds_len = 0;
        if (is_sender){
            memFds_len = copyFds(args, fget, memFds);
        }
 
        for(int i = 0; i < nready; i++){
            if (events[i].data.fd == listenfd){
                int conn;
                if (listenfd_nonblock){
                    while((conn = accept(listenfd, (struct sockaddr *)&connaddr, &len)) > 0){
                        setfdnonblock(conn, 1);
                        struct epoll_event ev;
                        ev.data.fd = conn;
                        ev.events = EPOLLRDHUP|ET;
                        if (is_sender) ev.events |= EPOLLOUT;
                        if (is_recver) ev.events |= EPOLLIN;
                        epoll_ctl(epollfd, EPOLL_CTL_ADD, conn, &ev);
                        update_client(clients, maxConns, conn, -1);
                    }
                } else{
                    conn = accept(listenfd, (struct sockaddr *)&connaddr, &len);
                    if (conn < 0){
                        printf("epoll_loop accept failed %d -> %s\n", errno, strerror(errno));
                        continue;
                    }
                    setfdnonblock(conn, 1);
                    struct epoll_event ev;
                    ev.data.fd = conn;
                    ev.events = EPOLLRDHUP|ET;
                    if (is_sender) ev.events |= EPOLLOUT;
                    if (is_recver) ev.events |= EPOLLIN;
                    epoll_ctl(epollfd, EPOLL_CTL_ADD, conn, &ev);
                    update_client(clients, maxConns, conn, -1);
                }
            } else if (events[i].events & EPOLLIN){
                // 此处应该没有用
                int conn = events[i].data.fd;
                if (events[i].events & EPOLLRDHUP){
                    close(conn);
                    struct epoll_event ev = events[i];
                    epoll_ctl(epollfd, EPOLL_CTL_DEL, conn, &ev);
                    update_client(clients, maxConns, -1, conn);
                    continue;
                }
 
                if (conn < 0) continue;
                int recvFds[maxMemFds];
                memset(recvFds, -1, sizeof(int) * maxMemFds);
                int fds = recvfd(conn, recvFds, maxMemFds);
                if (fds < 0){
                    printf("epoll_loop recvfd failed\n");
                    continue;
                }else if (fds == 0){
                    close(conn);
                    struct epoll_event ev = events[i];
                    epoll_ctl(epollfd, EPOLL_CTL_DEL, conn, &ev);
                    update_client(clients, maxConns, -1, conn);
                    continue;
                } else if (fds > maxMemFds){
                    printf("epoll_loop recvfd too much! max recv fds %d\n", maxMemFds);
                }
 
                handleFds(args, fhandle, recvFds, fds);
 
            } else if (events[i].events & EPOLLOUT){
                int conn = events[i].data.fd;
                if (events[i].events & EPOLLRDHUP){
                    close(conn);
                    struct epoll_event ev = events[i];
                    epoll_ctl(epollfd, EPOLL_CTL_DEL, conn, &ev);
                    update_client(clients, maxConns, -1, conn);
                    continue;
                }
 
                if (conn < 0) continue;
                if (memFds_len > 0){
                    // 仅发送一个 sizeof(memFd)
                    int ret = sendfd(conn, memFds, memFds_len);
                    if (ret == -1){
                        printf("epoll_loop sendfd %d client in %d failed\n", i, nready);
                    } else if (ret == 0){
                        close(conn);
                        struct epoll_event ev = events[i];
                        epoll_ctl(epollfd, EPOLL_CTL_DEL, conn, &ev);
                        update_client(clients, maxConns, -1, conn);
                        continue;
                    }
                }
            }
        }
        for (int i = 0; i < memFds_len; i++) {
            close(memFds[i]);
        }
    }
    for(int i = 0; i < maxConns; i++){
        if (clients[i] != -1)
            close(clients[i]);
    }
    close(epollfd);
    return 0;
}
 
int poll_loop(int listenfd, cbGetData fget, cbHandleData fhandle, cbQuit fquit, void* args){
    if (!fget && !fhandle) {
        printf("poll At Leaset MUST be a sender or receiver\n");
        return -1;
    }
    int is_sender = fget ? 1 : 0;
    int is_recver = fhandle ? 1 : 0;
 
    struct sockaddr_un connaddr;
    socklen_t len = sizeof(connaddr);
 
    cbQuit fq = no_quit;
    if (fquit) fq = fquit;
 
    struct pollfd clientfds[maxConns];
    memset(clientfds, -1, maxConns * sizeof(struct pollfd));
    clientfds[0].fd = listenfd;
    clientfds[0].events = POLLIN;
 
    int maxi = 1;
 
    int listenfd_nonblock = fdnonblock(listenfd);
 
    while (!fq(args)) {
        int nready = poll(clientfds, maxConns, 1000);
        if (nready == -1){
            printf("poll_loop wait failed %d -> %s\n", errno, strerror(errno));
            break;
        }
        if (nready == 0){
            // timeout
            continue;
        }
 
        if (clientfds[0].fd == listenfd && (clientfds[0].revents & POLLIN)) {
            int conn;
            if (listenfd_nonblock){
                while((conn = accept(listenfd, (struct sockaddr *)&connaddr, &len)) > 0){
                    setfdnonblock(conn, 1);
                    clientfds[maxi].fd = conn;
                    if (is_sender) clientfds[maxi].events = POLLOUT;
                    if (is_recver) clientfds[maxi].events = POLLIN;
                    maxi++;
                }
            } else{
                conn = accept(listenfd, (struct sockaddr *)&connaddr, &len);
                if (conn < 0){
                    printf("poll_loop accept failed %d -> %s\n", errno, strerror(errno));
                    break;
                }
                setfdnonblock(conn, 1);
                clientfds[maxi].fd = conn;
                clientfds[maxi].events = POLLOUT;
                maxi++;
            }
        }
 
        // 发送给所有当前已连接相同的fd
        int memFds[maxMemFds];
        memset(memFds, -1, sizeof(int) * maxMemFds);
        int memFds_len = 0;
        if (is_sender){
            memFds_len = copyFds(args, fget, memFds);
        }
 
        for(int i = 1; i < maxConns; i++){
             if (clientfds[i].revents & POLLOUT){
                int conn = clientfds[i].fd;
                if (conn < 0) continue;
                if (memFds_len > 0){
                    // 仅发送一个 sizeof(memFd)
                    int ret = sendfd(conn, memFds, memFds_len);
                    if (ret == -1){
                        printf("poll_loop sendfd %d client in %d failed\n", i, nready);
                    } else if (ret == 0){
                        close(conn);
                        clientfds[i].fd = -1;
                        continue;
                    }
                }
            }
            if (clientfds[i].revents & POLLIN){
                int conn = clientfds[i].fd;
 
                int recvFds[maxMemFds];
                memset(recvFds, -1, sizeof(int) * maxMemFds);
                int fds = recvfd(conn, recvFds, maxMemFds);
                if (fds < 0){
                    printf("poll_loop recvfd failed\n");
                    continue;
                }else if (fds == 0){
                    close(conn);
                    clientfds[i].fd = -1;
                    continue;
                } else if (fds > maxMemFds){
                    printf("poll_loop recvfd too much! max recv fds %d\n", maxMemFds);
                }
 
                handleFds(args, fhandle, recvFds, fds);
            }
        }
        for (int i = 0; i < memFds_len; i++) {
            close(memFds[i]);
        }
    }
    for(int i = 0; i < maxConns; i++){
        if (clientfds[i].fd != -1)
            close(clientfds[i].fd);
    }
    return 0;
}
 
int select_loop(int listenfd, cbGetData fget, cbHandleData fhandle, cbQuit fquit, void* args){
    if (!fget && !fhandle) {
        printf("select At Leaset MUST be a sender or receiver\n");
        return -1;
    }
    int is_sender = fget ? 1 : 0;
    int is_recver = fhandle ? 1 : 0;
 
    struct sockaddr_un connaddr;
    socklen_t len = sizeof(connaddr);
 
    cbQuit fq = no_quit;
    if (fquit) fq = fquit;
 
    int clients[maxConns];
    memset(clients, -1, maxConns * sizeof(int));
 
    while (!fq(args)) {
        fd_set rset, wset;
        FD_ZERO(&rset);
        FD_ZERO(&wset);
        FD_SET(listenfd, &rset);
 
        int maxfd = listenfd;
        for (int i = 0; i < maxConns; i++){
            int conn = clients[i];
            if (conn != -1){
                if (is_sender)
                    FD_SET(conn, &wset);
                if (is_recver)
                    FD_SET(conn, &rset);
            }
            if (maxfd < conn) {
                maxfd = conn;
            }
        }
 
        struct timeval tm = {.tv_sec = 1, .tv_usec = 0};
        int ret = select(maxfd + 1, &rset, &wset, NULL, &tm);
        if (ret == -1){
            if (errno == EINTR)
                break;
        } else if (ret == 0) {
            // timeout
            continue;
        }
 
        if (FD_ISSET(listenfd, &rset)){
            int conn = accept(listenfd, (struct sockaddr *)&connaddr, &len);
            if (conn < 0){
                printf("select accept failed %d -> %s\n", errno, strerror(errno));
                break;
            }
            update_client(clients, maxConns, conn, -1);
        }
 
        int memFds[maxMemFds];
        memset(memFds, -1, sizeof(int) * maxMemFds);
        int memFds_len = 0;
        if (is_sender){
            memFds_len = copyFds(args, fget, memFds);
        }
        for (int i = 0; i < maxConns; i++){
            int conn = clients[i];
            if (conn > 0 && FD_ISSET(conn, &rset)){
 
                int recvFds[maxMemFds];
                memset(recvFds, -1, sizeof(int) * maxMemFds);
                int fds = recvfd(conn, recvFds, maxMemFds);
                if (fds < 0){
                    printf("select_loop recvfd failed\n");
                    continue;
                }else if (fds == 0){
                    close(conn);
                    update_client(clients, maxConns, -1, conn);
                    FD_CLR(conn, &wset);
                    continue;
                } else if (fds > maxMemFds){
                    printf("select_loop recvfd too much! max recv fds %d\n", maxMemFds);
                }
 
                handleFds(args, fhandle, recvFds, fds);
            }
            if (conn > 0 && FD_ISSET(conn, &wset)){
                if (memFds_len > 0){
                    // 仅发送一个 sizeof(memFd)
                    int ret = sendfd(conn, memFds, memFds_len);
                    if (ret == -1){
                        printf("select_loop sendfd %d client in %d failed\n", i, maxConns);
                    } else if (ret == 0){
                        close(conn);
                        update_client(clients, maxConns, -1, conn);
                        FD_CLR(conn, &wset);
                        continue;
                    }
                }
            }
        }
        for (int i = 0; i < memFds_len; i++) {
            close(memFds[i]);
        }
    }
 
    for(int i = 0; i < maxConns; i++){
        if (clients[i] != -1)
            close(clients[i]);
    }
    return 0;
}
 
int simple_loop(int listenfd, cbGetData fget, cbQuit fquit, void* args){
    if (!fget) {
        printf("simple_loop MUST be a sender\n");
        return -1;
    }
 
    struct sockaddr_un connaddr;
    socklen_t len = sizeof(connaddr);
 
    cbQuit fq = no_quit;
    if (fquit) fq = fquit;
 
    int clients[maxConns];
    memset(clients, -1, maxConns * sizeof(int));
 
    // 设置 listenfd 为非阻塞, accpet 不会阻塞
    setfdnonblock(listenfd, 1);
 
    int cur_cli = 0;
 
    while (!fq(args)) {
 
        int conn = accept(listenfd, (struct sockaddr *)&connaddr, &len);
        // if (conn < 0){
        //     printf("simple_loop accept failed %d -> %s\n", errno, strerror(errno));
        //     usleep(10000);
        //     continue;
        // }
 
        // 如果 accept 成功添加连接
        if (conn > 0){
            cur_cli++;
            // 设置为非阻塞,以免阻塞其他socket发送
            // setfdnonblock(conn, 1);
            // 应该设置为阻塞io保证所有的客户端接收的数据应该是一样的
            // 风险在于如果某一个接收较慢,之后的连接都需等待
            update_client(clients, maxConns, conn, -1);
        }
 
        if (cur_cli <= 0) {
            usleep(10000);
            continue;
        }
 
        int memFds[maxMemFds];
        memset(memFds, -1, sizeof(int) * maxMemFds);
        int memFds_len = copyFds(args, fget, memFds);
 
        for (int i = 0; i < maxConns; ++i) {
            int conn = clients[i];
            if (conn <= 0) continue;
 
            if (memFds_len > 0){
                // 仅发送一个 sizeof(memFd)
                int ret = sendfd(conn, memFds, memFds_len);
                if (ret == -1){
                    printf("simple_loop sendfd %d client in %d failed\n", i, maxConns);
                } else if (ret == 0){
                    close(conn);
                    update_client(clients, maxConns, -1, conn);
                    cur_cli--;
                    continue;
                }
            }
        }
        for (int i = 0; i < memFds_len; i++) {
            close(memFds[i]);
        }
    }
 
    for(int i = 0; i < maxConns; i++){
        if (clients[i] != -1)
            close(clients[i]);
    }
    return 0;
}