前段時(shí)間對Libevent的源碼進(jìn)行了閱讀，現(xiàn)整理如下：
介紹
libevent是一個輕量級的開源高性能事件驅(qū)動網(wǎng)絡(luò)庫，是一個典型的Reactor模型。其主要特點(diǎn)有事件驅(qū)動，高性能，跨平臺，統(tǒng)一事件源等等。
網(wǎng)上關(guān)于libevent的源碼分析有很多相關(guān)博客，本人在學(xué)習(xí)過程中也是借助了網(wǎng)絡(luò)。所以，在此，關(guān)于libevent中的許多具體實(shí)現(xiàn)部分就不做介紹，主要是從相關(guān)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)層面上去分析。僅供參考。
event結(jié)構(gòu)體
libevent中的事件處理類型是event結(jié)構(gòu)類型，event結(jié)構(gòu)體封裝了句柄，事件類型，回調(diào)函數(shù)，以及其他必要的標(biāo)志和數(shù)據(jù)，是整個libevent庫的核心。
該結(jié)構(gòu)的定義如下：
struct event{ /* * ev_next, ev_active_next都是雙向鏈表節(jié)點(diǎn)指針 * 它們是libevent對不同事件類型和在不同時(shí)期，對事件的管理時(shí)使用到的字段 * * libevent使用雙向鏈表保存所有注冊的IO和signal事件 * ev_next 就是該IO事件在鏈表中的位置，稱此鏈表為已注冊事件鏈表 * ev_active_next: libevent將所有激活事件放入鏈表active list中，然后遍歷active list * 執(zhí)行調(diào)度，ev_active_next就指明了event在active list中的位置 */ TAILQ_ENTRY(event) ev_next; TAILQ_ENTRY(event) ev_active_next; /* * _ev 是一個聯(lián)合體，所有具有相同描述符的IO事件通過ev.ev_io.ev_io_next成員串聯(lián)成一個 * 尾隊(duì)列，稱之為IO事件隊(duì)列，所有具有相同信號值的信號事件通過ev.ev_signal.ev_signal_next * 串聯(lián)成一個尾隊(duì)列，稱之為信號事件隊(duì)列。ev.ev_signal.ev_ncalls成員指定時(shí)間發(fā)生時(shí)，Reactor * 需要執(zhí)行多少次該事件對應(yīng)的回調(diào)函數(shù)，ev.ev_signal.ev_pcalls要么是NULL，要么執(zhí)行ev.ev_signal.ev_ncalls */ union{ struct { TAILQ_ENTRY(event) ev_io_next; struct timeval ev_timeout; }ev_io; struct { TAILQ_ENTRY(event) ev_signal_next; short ev_ncalls; short *ev_pcalls; }ev_signal; } _ev; /* * ev_timeout_pos是一個聯(lián)合體，它僅用于定時(shí)事件處理器，老版本libevnet中使用最小堆管理 * 定時(shí)器，但是開發(fā)者認(rèn)為有時(shí)簡單鏈表的管理更加高效。所以新版本中引入了“通用定時(shí)器”的 * 概念。這些定時(shí)器不是存儲在時(shí)間堆中，而是存儲在尾隊(duì)列中，我們稱之為通用定時(shí)器隊(duì)列。 * 對于通用定時(shí)器而言，ev_timeout_pos中的ev_next_with_common_timeout成員指出了該定時(shí)器 * 在隊(duì)列中的位置；對于其他定時(shí)器，min_heap_idx成員指出了該定時(shí)器在時(shí)間堆中的位置。一個 * 定時(shí)器是否是通用定時(shí)器，取決于其超時(shí)值的大小。具體參考event.c中的is_common_timeout函數(shù)。 */ union{ TAILQ_ENTRY(event) ev_next_with_common_timeout; int min_heap_idx; }ev_timeout_pos; //如果是超時(shí)事件ev_timeout超時(shí)值 struct timeval ev_timeout; //ev_base ：該事件所屬的反應(yīng)堆實(shí)例，這是一個event_base結(jié)構(gòu)體 struct event_base *ev_base; //對于IO事件，是綁定的文件描述符，對于signal事件，是綁定的信號 int ev_fd; /* * ev_events : event關(guān)注的事件類型，它可以是以下三種類型: * IO事件：EV_WRITE / EV_READ * 定時(shí)事件： EV_TIMEOUT * 信號： EV_SIGANL *輔助選項(xiàng)： EV_PERSIST, 表明是一個永久事件 */ short ev_events; //各個事件可以使用 "|"運(yùn)算符進(jìn)行組合，信號和IO事件不能同時(shí)設(shè)置 //事件就緒執(zhí)行時(shí)，調(diào)用ev_callback的次數(shù)，通常為1 short ev_ncalls; //指針，指向ev_ncalls或NULL short *ev_pncalls; //allows deletes in callback int ev_pri; //smaller numbers are higher priority //ev_callback：event回調(diào)函數(shù)，被ev_base調(diào)用，執(zhí)行事件處理程序，這是一個函數(shù)指針 //其中fd對應(yīng)ev_fd, events對應(yīng)ev_events, arg對應(yīng)ev_arg void (*ev_callback)(int , short, void *arg); //void* 表明可以是任意類型，在設(shè)置event時(shí)指定 void *ev_arg; //記錄了當(dāng)前激活事件的類型 int ev_res; //result passed to event callback /* * libevent用于標(biāo)記event信息的字段，表明當(dāng)前的狀態(tài) */ int ev_flags; };從event結(jié)構(gòu)的定義可以看出，event中封裝了句柄，回調(diào)函數(shù)，和事件類型。包括該事件在相應(yīng)鏈表或時(shí)間堆中的索引位置。宏TAILQ_ENTRY是尾隊(duì)列的節(jié)點(diǎn)類型，其定義為：
#define TAILQ_ENTRY(type) \ struct { \ struct type *tqe_next; \ /*下一個元素*/ struct type **tqe_prev; \ /*前一個元素的地址*/ }每當(dāng)有事件event轉(zhuǎn)變?yōu)榫途w狀態(tài)時(shí)，libevent就會把它移入到active event list[priority]中，其中priority是event的優(yōu)先級；接著libevent會根據(jù)自己的調(diào)度策略選擇就緒事件，調(diào)用其cb_callback()函數(shù)執(zhí)行事件處理。
事件處理框架 event_base
結(jié)構(gòu)體event_base是libevent的Reactor，其聲明如下：
struct event_base { /* 初始化Reactor的時(shí)候選擇一種后端IO復(fù)用機(jī)制，并記錄在如下字段中*/ const struct eventop *evsel; /*指向IO復(fù)用機(jī)制真正存儲的數(shù)據(jù)，它通過evsel成員的init函數(shù)來初始化*/ void *evbase; /* 指向信號的后端處理機(jī)制，目前僅在signal.h文件中定義了一種處理方法*/ const struct eventop *evsigsel; void *evsigbase; /*信號處理器使用到的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，其中封裝了一個socketpair創(chuàng)建的管道，它用于信號處理函數(shù)和事件多路分發(fā)器之間的通信。*/ struct evsig_info sig; /* 添加到該event_base的所有事件和激活事件的數(shù)量*/ int event_count; /**< counts number of total events */ int event_count_active; /**< counts number of active events */ /* 是否執(zhí)行完活動事件隊(duì)列上的剩余任務(wù)之后就退出事件循環(huán) */ int event_gotterm; /**< Set to terminate loop once done * processing events. */ /* 是否立即退出事件循環(huán)，而不管是否還有任務(wù)需要處理 */ int event_break; /**< Set to exit loop immediately */ /* 活動事件隊(duì)列數(shù)組。索引越小的隊(duì)列，優(yōu)先級越高。高優(yōu)先級的活動事件隊(duì)列中的事件處理器將被優(yōu)先處理*/ struct event_list **activequeues; /* 活動事件隊(duì)列數(shù)組的大小，即該event_base一共有nactivequeues個不同優(yōu)先級的活動事件隊(duì)列*/ int nactivequeues; /*是否應(yīng)該啟動一個新的事件循環(huán)*/ int event_continue; //目前正在處理的活動事件隊(duì)列的優(yōu)先級 int event_running_priority; //事件循環(huán)是否已經(jīng)啟動 int running_loop; /** Deferred callback management: a list of deferred callbacks to * run active the active events. */ TAILQ_HEAD (deferred_cb_list, deferred_cb) deferred_cb_list; //文件描述符和IO事件之間的映射關(guān)系表 struct event_io_map io; /*信號值和信號事件之間的映射關(guān)系表*/ struct event_signal_map sigmap; /*注冊時(shí)間隊(duì)列，存放IO事件處理器和信號事件處理器*/ struct event_list eventqueue; /*時(shí)間堆*/ struct min_heap timeheap; //系統(tǒng)管理時(shí)間的一些成員 struct timeval event_tv; struct timeval tv_cache; };其中：
evsel和evbase這兩個字段的額設(shè)置可能會讓人迷惑，可以將其看作是類和靜態(tài)函數(shù)的關(guān)系，比如添加事件時(shí)的調(diào)用行為：evsel->add(evbase, ev),實(shí)際上執(zhí)行操作的是evbase,這相當(dāng)于class::add(instance, ev),instance就是class的一個實(shí)例。evsel指向全局變量static const struct eventop *eventops[]中的一個。eventops[]包含了select,poll,kequeue和epoll等等其中的若干個全局實(shí)例對象。evbase實(shí)際上是一個eventop實(shí)例對象。
eventop結(jié)構(gòu)體，是一系列的函數(shù)指針，定義如下：
struct eventop{ const char* name; void *(*init)(struct event_base *); //初始化 int (*add)(void *, struct event *); //注冊事件 int (*del)(void *, struct event *); //刪除事件 int (*dispatch)(struct event_base*, void *, struct timeval *); //事件分發(fā) void (*dealloc)(struct event_base*, void *); //注銷，釋放資源 //set if we need to reinitialize the event_base int need_reinit; };在libevent中，每個IO事件分發(fā)機(jī)制的實(shí)現(xiàn)都必須提供這五個函數(shù)接口。
事件主循環(huán)主要是通過event_base_loop()函數(shù)來完成的。其代碼如下：
int event_base_loop(struct event_base *base, int flags){ const struct eventop *evsel = base->evsel; void *evbase = base->evbase; struct timeval tv; struct timeval *tv_p; int res, done; //清空時(shí)間緩存 base->tv_cache.tv_sec = 0; //evsignal_base是全局變量，在處理signal時(shí)，用于指明signal所屬的event_base實(shí)例 if(base->sig.ev_signal_added) evsignal_base = base; done = 0; //事件主循環(huán) while(!done){ //查看是否需要跳出循環(huán)，程序可以調(diào)用event_loopexit_cb()設(shè)置event_gotterm標(biāo)記 //調(diào)用event_base_loopbreak設(shè)置event_break標(biāo)志 if(base->event_gotterm){ base->event_gotterm = 0; break; } if(base->event_break){ base->event_break = 0; break; } //you cannot use this interface for multi-threaded apps while(event_gotsig){ event_gotsig = 0; if(event_sigcb){ res = (*event_sigcb)(); if(res == -1){ errno = EINTR; return -1; } } } //校正系統(tǒng)時(shí)間，如果系統(tǒng)使用的是非MONOTONIC時(shí)間，用戶可能會向后調(diào)整了系統(tǒng)時(shí)間 //在timeout_correct函數(shù)中，比較last wait time和當(dāng)前事件，如果 //當(dāng)前時(shí)間 < last wait time //表明時(shí)間有問題，這需要更新timer_heap中所有定時(shí)事件的超時(shí)時(shí)間 timeout_correct(base, &tv); //根據(jù)time heap中事件的最小超時(shí)時(shí)間，計(jì)算系統(tǒng)IO demultiplexer的最大等待時(shí)間 tp_p = &tv; if(!base->event_count_active && !(flags & EVLOOP_NONBLOCK)){ timeout_next(base, &tv_p); } else{ //依然有未處理的就緒時(shí)間，就讓IO demultiplexer立即返回，不必等待 //下面會提到，在libevent中，低優(yōu)先級的就緒事件可能不能立即被處理 evutil_timerclear(&tv); } //如果當(dāng)前沒有注冊事件，就退出 if(!event_haveevents(base)){ event_debug("%s: no events registered.", __func__); return 1; } //更新last wait time,并清空time cache gettime(base, &base->event_tv); base->tv_cache.tv_sec = 0; //調(diào)用系統(tǒng)IO demultiplexer等待就緒IO events,可能是epoll_wait,或者select等 //在evsel->dispatch()中，會把就緒signal event / IO event插入到激活鏈表中 res = evsel->dispatch(base, evbase, tv_p); if(res == -1) return -1; //將time cache 賦值為當(dāng)前系統(tǒng)時(shí)間 gettime(base, &base->tv_cache); //檢查heap中的timer events,將就緒的timer event從heap上刪除，并插入到激活鏈表中 timeout_process(base); //調(diào)用event_process_active()處理激活鏈表中的就緒event,調(diào)用其回調(diào)函數(shù)執(zhí)行事件處理 //該函數(shù)會尋找最高優(yōu)先級(priority值越小優(yōu)先級越高)的激活事件鏈表 //然后處理鏈表中的所有就緒事件 //因此低優(yōu)先級的就緒事件可能得不得及時(shí)處理 if(base->event_count_active){ event_process_active(base); if(!base->event_count_active && (flags & EVLOOP_ONCE)) done = 1; } else if(flags & EVLOOP_NONBLOCK) done = 1; } //循環(huán)結(jié)束，清空時(shí)間緩存 base->tv_cache.tv_sec = 0; event_debug("%s: asked to terminate loop.", __func__); return 0; }統(tǒng)一事件源，libevent將timer和signal事件都統(tǒng)一到了系統(tǒng)的IO demultiplex機(jī)制中
通過socketpair來實(shí)現(xiàn)的。即一個socket對，其中有兩個socket，一個讀，一個寫。
將讀socket在事件主循環(huán)實(shí)例中注冊一個讀事件，當(dāng)信號發(fā)生時(shí)，往寫socket中寫入一個字符，通常為信號值，此時(shí)讀socket上有讀事件，觸發(fā)IO demultiplex讀事件，然后同普通的IO事件一起被處理即可。
timer和IO事件的統(tǒng)一。因?yàn)橄到y(tǒng)的IO機(jī)制，例如select()和epoll_wait()都允許程序制定一個最大的等待時(shí)間，根據(jù)所有timer事件中的最小超時(shí)時(shí)間來設(shè)置IO demultiplex的最大等待時(shí)間，當(dāng)IO返回時(shí)，再激活所有就緒的timer事件就可以了，這樣就將timer事件完美融合到了系統(tǒng)的IO機(jī)制中了。
IO和signal的統(tǒng)一。因?yàn)閟ignal的出現(xiàn)對進(jìn)程來說是完全隨機(jī)的。所以當(dāng)signal發(fā)生時(shí)，并不立即調(diào)用event的callback函數(shù)處理信號，而是設(shè)法通知系統(tǒng)的IO機(jī)制，讓其返回，然后再統(tǒng)一和IO事件，以及timer一起處理。
事件主循環(huán)的流程如下
1) 開始 2) 調(diào)整系統(tǒng)時(shí)間與否 3) 根據(jù)timer heap中的event的最小超時(shí)時(shí)間計(jì)算系統(tǒng)IO demultiplexer的最大等待時(shí)間 4) 更新last wait time, 并清空time cache5) 調(diào)用系統(tǒng)I/O demultiplexer等待就緒I/O events6) 檢查signal的激活標(biāo)記，如果被設(shè)置，則檢查激活signal event,并將event插入到激活鏈表中7) 將就緒的I/O event插入到激活鏈表中8) 檢查heap中的timer events,將就緒的timer event從heap上刪除，并插入到激活鏈表中9) 根據(jù)優(yōu)先級處理激活鏈表中的就緒event,調(diào)用其回調(diào)函數(shù)執(zhí)行事件處理(優(yōu)先級越小越高)10) 結(jié)束
總結(jié)
本文只是從libevent中的事件循環(huán)主框架上面做了一個簡單的介紹。
若是想要了解libenvet更多的具體實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，請參考網(wǎng)絡(luò)
本文參考了libevent源碼深度剖析 和《linux高性能服務(wù)器編程》
標(biāo)簽: libevent
http://www.cnblogs.com/lengender-12/p/6747258.html
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