【slighttpd】基于lighttpd架构的Server项目实战(2)—预备知识之libevent

简介

由于本项目是纯异步的，而对于大量 socket 连接，使用 select 并不高效。（参见我的另一篇博文：epoll简介）

事实上，大部分系统提供了处理大量 socket 连接的解决方案：

Linux 下的 epoll()BSD 下的 kqueue()Solaris 下的 evportsWindows 下的 IOCP

由于各个平台使用了不同的接口，所以想编写跨平台的高性能异步程序就需要做一层跨平台封装。此时 Libevent 是一个不错的选择（当然你也可以自己来实现这个事-。-），其最底层 API（event 和 event_base API）为各个平台实现高性能异步程序提供了一致的接口。

一些概念

event：会绑定文件描述符、回调函数并表示一个或者多个条件（例如，文件描述符可以读、写或者超时等）。event 表示的条件如果被触发了，那么 event 会变为活跃的，它绑定的回调函数就会被执行。

event_base： 持有一组 event 并进行事件循环，event_base 会存在一个后端（也叫做方法），常见的后端包括 epoll、kqueue 等。

结构

组件：

evutil 用于抽象不同的平台的网络（基础的）实现；

event、event_base 为 Libevent 的核心，为不同的平台下基于事件的非阻塞 I/O 提供了一套抽象的接口；

bufferevent 对 Libevent 的基于事件的核心的封装。应用程序的读写请求是基于缓冲区的；

evbuffer 为 bufferevent 实现的缓冲区；

evhttp 一个简单的 HTTP client/server 的实现；

evdns 一个简单的 DNS client/server 的实现；

evrpc 一个简单的 RPC 实现；

库：

libevent_core 包括 util、event_base、evbuffer、bufferevent；

libevent_extra 包括 HTTP、DNS、RPC；

libevent 此库由于历史原因而存在，不要使用它；

libevent_pthreads 此库为基于 pthread 的线程和锁的实现；

libevent_openssl 此库通过 openssl 和 bufferevent 提供了加密通讯；

头文件：
所有的公用头文件位于 event2 目录中。

创建和销毁 event_base

event_base 是最基本的，故需要首先被创建。

event_base 结构持有一个 event 集合。如果 event_base 被设置了使用锁，那么它在多个线程中可以安全的访问。但是对 event_base 的循环只能在某个线程中执行。如果希望在多个线程中进行循环，那么应该为每一个线程创建一个 event_base。

event_base 存在多个后端可以选择（我们也把 event_base 后端叫做 event_base 的方法）：

selectpollepollkqueuedevpollevportwin32

在创建 event_base 时，libevent 会为我们选择最快的后端。

创建 event_base 的函数：

// 创建成功返回一个拥有默认设置的 event base// 创建失败返回 NULLstruct event_base *event_base_new(void);// 查看 event_base 实际上使用到的后端const char *event_base_get_method(const struct event_base *base);

event_base 的释放使用函数：

void event_base_free(struct event_base *base);

事件循环（event loop）

event_base 会持有一组 event。如果我们向 event_base 中注册了一些 event，那么就可以让 libevent 开始事件循环了：

// 指定一个 event_base 并开始事件循环// 此函数内部被实现为一个不断进行的循环// 此函数返回 0 表示成功退出// 此函数返回 -1 表示存在未处理的错误int event_base_dispatch(struct event_base *base);

event_base_dispatch会在以下情况停止：

如果 base 中没有 event，那么事件循环将停止调用 event_base_loopbreak()，那么事件循环将停止调用 event_base_loopexit()，那么事件循环将停止如果出现错误，那么事件循环将停止

在事件循环中，会监听是否存在活跃事件，若存在活跃事件，则调用事件对应的回调函数。

按照上面说的，如果想停止事件循环：

1. 移除 event_base 中的 event。

2. 如果想在 event_base 中存在 event 的情况下停止事件循环，可以调用以下函数：

    // 这两个函数成功返回 0 失败返回 -1    // 指定在 tv 时间后停止事件循环    // 如果 tv == NULL 那么将无延时的停止事件循环    int event_base_loopexit(struct event_base *base,                            const struct timeval *tv);    // 立即停止事件循环（而不是无延时的停止）    int event_base_loopbreak(struct event_base *base);

event_base_loopexit(base, NULL) ：如果当前正在为多个活跃事件调用回调函数，那么不会立即退出，而是等到所有的活跃事件的回调函数都执行完成后才退出事件循环；

event_base_loopbreak(base) ：如果当前正在为多个活跃事件调用回调函数，那么当前正在调用的回调函数会被执行，然后马上退出事件循环，而并不处理其他的活跃事件了。

在事件的回调函数中获取当前的时间可以使用event_base_gettimeofday_cached()（你的系统可能实现 gettimeofday() 为一个系统调用，故用下面函数可避免系统调用的开销）：

// 获取到的时间为开始执行此轮事件回调函数的时间// 成功返回 0 失败返回负数int event_base_gettimeofday_cached(struct event_base *base,    struct timeval *tv_out);

event事件

event是一组触发条件，例如：

1. 一个文件描述符可读或者可写；
2. 超时；
3. 产生信号；
4. 用户触发了一个事件。

相关术语：

一个 event 通过 event_new() 创建出来，那么它是已初始化的，另外 event_assign() 也被用来初始化 event（但是有它特定的用法）；

一个 event 被注册到（通过 add 函数添加到）一个 event_base 中，其为 pending 状态；

如果 pending event 表示的条件被触发了，那么此 event 会变为活跃的，其为 active 状态，则 event 相关的回调函数被调用；

event 可以是 persistent（持久的）也可以是非 persistent 的。event 相关的回调函数被调用之后，只有 persistent event 会继续转为 pending 状态。对于非 persistent 的 event 你可以在 event 相关的事件回调函数中调用 event_add() 使得此 event 转为 pending 状态，否则该事件将会被删除（即该事件是一次性的）。

常用 API：

    // 定义了各种条件    // 超时    #define EV_TIMEOUT      0x01    // 文件描述符可读    #define EV_READ         0x02    // 文件描述符可写    #define EV_WRITE        0x04    // 用于信号检测    #define EV_SIGNAL       0x08    // 用于指定 event 为 persistent    #define EV_PERSIST      0x10    // 用于指定 event 会被边缘触发    #define EV_ET           0x20    // event 的回调函数    // 参数 evutil_socket_t --- event 关联的文件描述符    // 参数 short --- 当前发生的条件类型    // 参数 void* --- 其为 event_new 函数中的 arg 参数    typedef void (*event_callback_fn)(evutil_socket_t, short, void *);    // 创建 event    // base --- 使用此 event 的 event_base    // what --- 指定 event 关心的条件    // fd --- 文件描述符    // cb --- event 相关的回调函数    // arg --- 用户自定义数据    // 函数执行失败返回 NULL    struct event *event_new    (struct event_base *base,      evutil_socket_t fd,     short what,      event_callback_fn cb,     void *arg);    // 释放 event（真正释放内存，对应 event_new 使用）    // 可以用来释放由 event_new 分配的 event    // 若 event 处于 pending 或者 active 状态释放也不会存在问题    void event_free(struct event *event);    // 清理 event（并不是真正释放内存）    // 可用于已经初始化的、pending、active 的 event    // 此函数会将 event 转换为非 pending、非 active 状态的    // 函数返回 0 表示成功 -1 表示失败    int event_del(struct event *event);    // 用于向 event_base 中注册 event    // tv 用于指定超时时间，为 NULL 表示无超时时间    // 函数返回 0 表示成功 -1 表示失败    int event_add(struct event *ev, const struct timeval *tv);

信号 event 相关的函数：

// base --- event_base// signum --- 信号，例如 SIGHUP// callback --- 信号出现时调用的回调函数// arg --- 用户自定义数据#define evsignal_new(base, signum, callback, arg) \    event_new(base, signum, EV_SIGNAL|EV_PERSIST, cb, arg)// 将信号 event 注册到 event_base#define evsignal_add(ev, tv) \    event_add((ev),(tv))// 清理信号 event#define evsignal_del(ev) \    event_del(ev)

注意，一个进程中 Libevent 只能允许一个 event_base 监听信号。

重用 event ，避免 event 在堆上的频繁分配和释放：

    // 此函数用于初始化 event（包括可以初始化栈上和静态存储区中的 event）    // event_assign() 和 event_new() 除了 event 参数之外，使用了一样的参数    // event 参数用于指定一个未初始化的且需要初始化的 event    // 函数成功返回 0 失败返回 -1    int event_assign    (struct event *event,      struct event_base *base,     evutil_socket_t fd, short what,     void (*callback)(evutil_socket_t, short, void *),      void *arg);    // 类似上面的函数，此函数被信号 event 使用    #define evsignal_assign(event, base, signum, callback, arg) \        event_assign(event, base, signum, EV_SIGNAL|EV_PERSIST, callback, arg)

已经初始化或者处于 pending 的 event，首先需要调用 event_del() 后才能调用 event_assign()。

event_new() 实际上完成了两件事情：

通过内存分配函数在堆上分配了 event使用 event_assign() 初始化了此 event

event_free() 实际上完成了两件事情：

调用 event_del() 进行 event 的清理工作通过内存分配函数在堆上释放此 event

常用基本数据类型

evutil_socket_t 用于保存 socketev_uint64_t 取值范围 [0, EV_UINT64_MAX]ev_int64_t 取值范围 [EV_INT64_MIN, EV_INT64_MAX]ev_uint32_t 取值范围 [0, EV_UINT32_MAX]ev_int32_t 取值范围 [EV_INT32_MIN, EV_INT32_MAX]ev_uint16_t 取值范围 [0, EV_UINT16_MAX]ev_int16_t 取值范围 [EV_INT16_MIN, EV_INT16_MAX]ev_uint8_t 取值范围 [0, EV_UINT8_MAX]ev_int8_t 取值范围 [EV_INT8_MIN, EV_INT8_MAX]ev_ssize_type（signed size_t）取值范围 [EV_SSIZE_MIN, EV_SSIZE_MAX]

时间相关

// 用于加或者减前两个参数，结果被保存在第三个参数中#define evutil_timeradd(tvp, uvp, vvp) /* ... */#define evutil_timersub(tvp, uvp, vvp) /* ... */// 清除 timeval 将其值设置为 0#define evutil_timerclear(tvp) /* ... */// 判断 timeval 是否为 0，如果是 0 返回 false，否则返回 true#define evutil_timerisset(tvp) /* ... */// 比较两个 timeval// 使用的时候这样用：// evutil_timercmp(t1, t2, <=) 含义为判断 t1 <= t2 是否成立// cmp 为所有的 C 关系操作符#define evutil_timercmp(tvp, uvp, cmp)// 获取当前时间并保存到 tv// tz 目前无用int evutil_gettimeofday(struct timeval *tv, struct timezone *tz);

Socket相关

// 用于关闭一个 socketint evutil_closesocket(evutil_socket_t s);#define EVUTIL_CLOSESOCKET(s) evutil_closesocket(s)// 返回当前线程的最后一次 socket 操作的错误码#define EVUTIL_SOCKET_ERROR()// 改变当前 socket 的错误码#define EVUTIL_SET_SOCKET_ERROR(errcode)// 返回特定的 sock 的错误码#define evutil_socket_geterror(sock)// 通过 socket 错误码获取到一个字符串描述#define evutil_socket_error_to_string(errcode)// 设置 sock 为非阻塞的 socketint evutil_make_socket_nonblocking(evutil_socket_t sock);// 设置 sock 的地址可重用int evutil_make_listen_socket_reuseable(evutil_socket_t sock);

字符串相关

// 它们对应于标准的 snprintf 和 vsnprintfint evutil_snprintf(char *buf, size_t buflen, const char *format, ...);int evutil_vsnprintf(char *buf, size_t buflen, const char *format, va_list ap);

结语

以上是libevent的基本介绍，在本次的项目中，会使用到最基本的event以及信号event。

对于数据、缓冲区的管理，bufferevent也许用得上，这是后话，需要用到的时候继续查资料学习！