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libevent源码深度剖析(六) 初见事件处理框架

系列目录

(1)libevent源码深度剖析一 序 (2)libevent源码深度剖析二 Reactor模式 (3)libevent源码深度剖析三 libevent基本使用场景和事件流程 (4)libevent源码深度剖析四 libevent源代码文件组织 (5)libevent源码深度剖析五 libevent的核心:事件event (6)libevent源码深度剖析六 初见事件处理框架 (7)libevent源码深度剖析七 事件主循环 (8)libevent源码深度剖析八 集成信号处理 (9)libevent源码深度剖析九 集成定时器事件 (10)libevent源码深度剖析十 支持I/O多路复用技术 (11)libevent源码深度剖析十一 时间管理 (12)libevent源码深度剖析十二 让libevent支持多线程 (13)libevent源码深度剖析十三 libevent信号处理注意点

前面已经对libevent的事件处理框架和event结构体做了描述,现在是时候剖析libevent对事件的详细处理流程了,本节将分析libevent的事件处理框架event_base和libevent注册、删除事件的具体流程,可结合前一节libevent对event的管理。

1.事件处理框架-event_base

回想Reactor模式的几个基本组件,本节讲解的部分对应于Reactor框架组件。在libevent中,这就表现为event_base结构体,结构体声明如下,它位于event-internal.h文件中:

 1struct event_base {
 2    const struct eventop *evsel;
 3    void *evbase; 
 4    int event_count;
 5     /* counts number of active events */
 6    int event_count_active;
 7     /* Set to terminate loop */
 8    int event_gotterm; 
 9     /* Set to terminate loop immediately */
10    int event_break;  
11     /* active event management */
12    struct event_list **activequeues;
13    int nactivequeues;
14     /* signal handling info */
15    struct evsignal_info sig;
16    struct event_list eventqueue;
17    struct timeval event_tv;
18    struct min_heap timeheap;
19    struct timeval tv_cache;
20};

下面详细解释一下结构体中各字段的含义。

  1. evsel和evbase这两个字段的设置可能会让人有些迷惑,这里你可以把evsel和evbase看作是类和静态函数的关系,比如添加事件时的调用行为:evsel->add(evbase, ev),实际执行操作的是evbase;这相当于class::add(instance, ev),instance就是class的一个对象实例。
  2. evsel指向了全局变量static const struct eventop *eventops[]中的一个; 前面也说过,libevent将系统提供的I/O demultiplex机制统一封装成了eventop结构;因此eventops[]包含了select、poll、kequeue和epoll等等其中的若干个全局实例对象。
  3. evbase实际上是一个eventop实例对象; 先来看看eventop结构体,它的成员是一系列的函数指针, 在event-internal.h文件中: 1struct eventop { 2 const char *name; 3 // 初始化 4 void *(*init)(struct event_base *); 5 // 注册事件 6 int (*add)(void *, struct event *); 7 // 删除事件 8 int (*del)(void *, struct event *); 9 // 事件分发 10 int (*dispatch)(struct event_base *, void *, struct timeval *); 11 // 注销,释放资源 12 void (*dealloc)(struct event_base *, void *); 13 /* set if we need to reinitialize the event base */ 14 int need_reinit; 15}; 也就是说,在libevent中,每种I/O demultiplex机制的实现都必须提供这五个函数接口,来完成自身的初始化、销毁释放;对事件的注册、注销和分发。 比如对于epoll,libevent实现了5个对应的接口函数,并在初始化时并将eventop的5个函数指针指向这5个函数,那么程序就可以使用epoll作为I/O demultiplex机制了,这个在后面会再次提到。
  4. activequeues是一个二级指针,前面讲过libevent支持事件优先级,因此你可以把它看作是数组,其中的元素activequeues[priority]是一个链表,链表的每个节点指向一个优先级为priority的就绪事件event。
  5. eventqueue,链表,保存了所有的注册事件event的指针。
  6. sig是由来管理信号的结构体,将在后面信号处理时专门讲解;
  7. timeheap是管理定时事件的小根堆,将在后面定时事件处理时专门讲解;
  8. event_tv和tv_cache是libevent用于时间管理的变量,将在后面讲到; 其它各个变量都能因名知意,就不再啰嗦了。

2.创建和初始化event_base

创建一个event_base对象也既是创建了一个新的libevent实例,程序需要通过调用event_init()(内部调用event_base_new函数执行具体操作)函数来创建,该函数同时还对新生成的libevent实例进行了初始化。

  • 该函数首先为event_base实例申请空间,
  • 然后初始化timer mini-heap,选择并初始化合适的系统I/O 的demultiplexer机制,初始化各事件链表;

函数还检测了系统的时间设置,为后面的时间管理打下基础。

3.接口函数

前面提到Reactor框架的作用就是提供事件的注册、注销接口;根据系统提供的事件多路分发机制执行事件循环,当有事件进入“就绪”状态时,调用注册事件的回调函数来处理事件。 Libevent中对应的接口函数主要就是:

1int  event_add(struct event *ev, const struct timeval *timeout);
2int  event_del(struct event *ev);
3int  event_base_loop(struct event_base *base, int loops);
4void event_active(struct event *event, int res, short events);
5void event_process_active(struct event_base *base); 

本节将按介绍事件注册和删除的代码流程,libevent的事件循环框架将在下一节再具体描述。

  • 对于定时事件,这些函数将调用timer heap管理接口执行插入和删除操作;
  • 对于I/O和Signal事件将调用eventopadd和delete接口函数执行插入和删除操作(eventop会对Signal事件调用Signal处理接口执行操作);

这些组件将在后面的内容描述。

1)注册事件 函数原型:

1int event_add(struct event *ev, const struct timeval *tv)

参数:ev:指向要注册的事件; tv:超时时间;

e函数将ev注册到ev->ev_base上,事件类型由ev->ev_events指明,

  • 如果注册成功,v将被插入到已注册链表中;
  • 如果tv不是NULL,则会同时注册定时事件,将ev添加到timer堆上;

如果其中有一步操作失败,那么函数保证没有事件会被注册,可以讲这相当于一个原子操作。这个函数也体现了libevent细节之处的巧妙设计,且仔细看程序代码,部分有省略,注释直接附在代码中。

 1int event_add(struct event *ev,
 2              const struct timeval *tv)
 3 {
 4     struct event_base *base = ev->ev_base; // 要注册到的event_base
 5     const struct eventop *evsel = base->evsel;
 6     void *evbase = base->evbase; // base使用的系统I/O策略
 7     // 新的timer事件,调用timer heap接口在堆上预留一个位置
 8     // 注:这样能保证该操作的原子性:
 9     // 向系统I/O机制注册可能会失败,而当在堆上预留成功后,
10     // 定时事件的添加将肯定不会失败;
11     // 而预留位置的可能结果是堆扩充,但是内部元素并不会改变
12     if (tv != NULL && !(ev->ev_flags & EVLIST_TIMEOUT)) {
13         if (min_heap_reserve(&base->timeheap,
14             1 + min_heap_size(&base->timeheap)) == -1)
15             return (-1);  /* ENOMEM == errno */
16     }
17
18     // 如果事件ev不在已注册或者激活链表中,则调用evbase注册事件
19     if ((ev->ev_events & (EV_READ|EV_WRITE|EV_SIGNAL)) &&
20        !(ev->ev_flags & (EVLIST_INSERTED|EVLIST_ACTIVE))) {
21        res = evsel->add(evbase, ev);
22         if (res != -1) // 注册成功,插入event到已注册链表中
23             event_queue_insert(base, ev, EVLIST_INSERTED);
24     }
25     // 准备添加定时事件
26     if (res != -1 && tv != NULL) {
27         struct timeval now;
28         // EVLIST_TIMEOUT表明event已经在定时器堆中了,删除旧的
29         if (ev->ev_flags & EVLIST_TIMEOUT)
30              event_queue_remove(base, ev, EVLIST_TIMEOUT);
31      // 如果事件已经是就绪状态则从激活链表中删除
32      if ((ev->ev_flags & EVLIST_ACTIVE) &&
33          (ev->ev_res & EV_TIMEOUT)) {
34          // 将ev_callback调用次数设置为0
35          if (ev->ev_ncalls && ev->ev_pncalls) {
36              *ev->ev_pncalls = 0;
37        }
38        event_queue_remove(base, ev, EVLIST_ACTIVE);
39      }
40      // 计算时间,并插入到timer小根堆中
41      gettime(base, &now);
42      evutil_timeradd(&now, tv, &ev->ev_timeout);
43      event_queue_insert(base, ev, EVLIST_TIMEOUT);
44     }
45     return (res);
46}
  • event_queue_insert()负责将事件插入到对应的链表中,下面是程序代码;
  • event_queue_remove()负责将事件从对应的链表中删除,这里就不再重复贴代码了;
 1void event_queue_insert(struct event_base *base, 
 2                        struct event *ev,
 3                        int queue)
 4{
 5     // ev可能已经在激活列表中了,避免重复插入
 6     if (ev->ev_flags & queue) {
 7         if (queue & EVLIST_ACTIVE)
 8             return;
 9     }
10
11     // ...
12     ev->ev_flags |= queue; // 记录queue标记
13     switch (queue) {
14         case EVLIST_INSERTED: // I/O或Signal事件,加入已注册事件链表
15             TAILQ_INSERT_TAIL(&base->eventqueue, ev, ev_next);
16             break;
17         case EVLIST_ACTIVE: // 就绪事件,加入激活链表
18             base->event_count_active++;
19             TAILQ_INSERT_TAIL(base->activequeues[ev->ev_pri], ev, ev_active_next);
20             break;
21         case EVLIST_TIMEOUT: // 定时事件,加入堆
22             min_heap_push(&base->timeheap, ev);
23             break;
24      }
25
26}

2)删除事件: 函数原型为:

1int event_del(struct event *ev);

该函数将删除事件ev

  • 对于I/O事件,从I/O 的demultiplexer上将事件注销;
  • 对于Signal事件,将从Signal事件链表中删除;
  • 对于定时事件,将从堆上删除;

同样删除事件的操作则不一定是原子的,比如删除时间事件之后,有可能从系统I/O机制中注销会失败。

 1int event_del(struct event *ev)
 2  {
 3     struct event_base *base;
 4     const struct eventop *evsel;
 5     void *evbase;
 6         // ev_base为NULL,表明ev没有被注册
 7         if (ev->ev_base == NULL)
 8             return (-1);
 9     // 取得ev注册的event_base和eventop指针
10     base = ev->ev_base;
11     evsel = base->evsel;
12     evbase = base->evbase;
13     // 将ev_callback调用次数设置为
14         if (ev->ev_ncalls && ev->ev_pncalls) {
15             *ev->ev_pncalls = 0;
16     }
17
18         // 从对应的链表中删除
19         if (ev->ev_flags & EVLIST_TIMEOUT)
20              event_queue_remove(base, ev, EVLIST_TIMEOUT);
21         if (ev->ev_flags & EVLIST_ACTIVE)
22              event_queue_remove(base, ev, EVLIST_ACTIVE);
23         if (ev->ev_flags & EVLIST_INSERTED) {
24              event_queue_remove(base, ev, EVLIST_INSERTED);
25          // EVLIST_INSERTED表明是I/O或者Signal事件,
26          // 需要调用I/O demultiplexer注销事件
27              return (evsel->del(evbase, ev));
28     }
29     return (0);
30}

4.小结

分析了event_base这一重要结构体,初步看到了libevent对系统的I/O demultiplex机制的封装event_op结构,并结合源代码分析了事件的注册和删除处理,下面将会接着分析事件管理框架中的主事件循环部分。

本文分享自微信公众号 - 高性能服务器开发(easyserverdev)

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原始发表时间:2018-05-06

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