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使用libevent编写Linux服务

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2012-11-09 11:13:44

原文地址：使用libevent编写Linux服务 作者：txgc_wm

一、初始化事件
  

       首先完成对libenvent的事件初始化和事件驱动模型的选择。在使用多线程的情况下，一般我们需获取所返回的事件根基。

main_base = event_init();

event_init函数返回的是一个event_base对象，该对象包括了事件处理过程中的一些全局变量，其结构为：

struct event_base {
    const struct eventop *evsel;
    void *evbase;
    int event_count;        /* counts number of total events */
    int event_count_active; /* counts number of active events */
    int event_gotterm;      /* Set to terminate loop */
    int event_break;        /* Set to terminate loop immediately */
    /* active event management */
    struct event_list **activequeues;
    int nactivequeues;
    /* signal handling info */
    struct evsignal_info sig;
    struct event_list eventqueue;
    struct timeval event_tv;
    struct min_heap timeheap;
    struct timeval tv_cache;
};



二、 添加事件

       事件初始化完毕后，可以使用event_set设置事件，然后使用event_add将其加入。首先完成socket的监听，然后将其加入到事件队列中（这里对所有的异常都不做考虑）。

（1）socket监听

struct sockaddr_in listen_addr;

int port = 10000; //socket监听端口
int listen_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

memset(&listen_addr, 0, sizeof(listen_addr));

listen_addr.sin_family = AF_INET;
listen_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
listen_addr.sin_port = htons(port)

reuseaddr_on = 1;

setsockopt(listen_fd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &reuseaddr_on, sizeof(reuseaddr_on)) #支持端口复用

bind(listen_fd, (struct sockaddr *) &listen_addr, sizeof(listen_addr))'
listen(listen_fd, 1024);

/*将描述符设置为非阻塞*/
int flags = fcntl(listen_fd,F_GETFL);
flags |= O_NONBLOCK;
fcntl(listen_fd, F_SETFL, flags);

（2）事件设置

       socket服务建立后，就可以进行事件设置。使用event_set来设置事件对象，其传入参数包括事件根基(event_base对象)，描述符，事件类型，事件发生时的回调函数，回调函数传入参数。其中事件类型包括EV_READ、EV_WRITE、EV_PERSIST，EV_PERSIST和前两者结合使用，表示该事件为持续事件。

struct event ev;

event_set(&ev, listen_fd, EV_READ | EV_PERSIST, accept_handle, (void *)&ev);

（3）事件添加与删除

       事件设置好后，就可以将其加入事件队列。event_add用来将事件加入，它接受两个参数：要添加的事件和时间的超时值。 如果需要将事件删除，可以使用event_del来完成。event_del函数会取消所指定的事件。

event_add(&ev, NULL)



三、进入事件循环

     事件成功添加后就是万事具备只欠东风了，libevent提供了多种方式来进入事件循环，常用的是event_dispatch和event_base_loop，前者最后实际是使用当前事件根基来调用event_base_loop。

   event_base_loop(main_base, 0);



四、处理连接

       到这里为止，已经完成了事件的设置、事件的添加并进入到了事件循环。但是当事件发生时（这里就是连接建立）如何处理呢？ 聪明的用户会想到前面我们在事件设置时指定的回调函数accept_handle。没错，当连接建立时回调函数accept_handle会自动的得到调用。

        对于缓冲区的读写在非阻塞式网络编程中是一个难以处理的问题，幸运的是libevent提供了bufferevent和evbuf来替我们完成该项工作。这里我们采用bufferevent来处理。

(1)生成bufferevent对象

      使用bufferevent_new对象来生成bufferevent对象，并分别指定读、写、连接错误时的处理函数和函数传入参数。

(2) 设置读取量

       bufferevent的读事件激活以后，即使用户没有读取完bufferevent缓冲区中的数据, bufferevent读事件也不会再次被激活。因为bufferevent的读事件是由其所监控的描述符的读事件激活的，只有描述符可读，读事件才会被激活。可通过设置wm_read.high来控制bufferevent从描述符缓冲区中读取的数据量。

(3) 将事件加入事件队列

       和前面一样，在事件设置好后，需将事件加入到事件队列中， 不过bufferevent的有自己专门的加入函数bufferevent_base_set和激活函数bufferevent_enable。

       bufferevent接收两个参数事件根基个事件对象，前者用来指定事件将加入到哪个事件根基中，后者说明需将那个bufferevnet事件加入。（在多线程的情况下，每个线程可能有自己单独的事件根基）

       在bufferevent初始化完毕后，可以使用bufferevent_enable和bufferevent_disable反复的激活与禁止事件，其接收参数为事件对象和事件标志。其中标志参数为EV_READ和EV_WRITE。

void accept_handle(const int sfd, const short event, void *arg)
{
   struct sockaddr_in addr;

   socklen_t addrlen = sizeof(addr);

   int fd = accept(sfd, (struct sockaddr *) &addr, &addrlen); //处理连接

    buf_ev = bufferevent_new(fd,   buffered_on_read, NULL, NULL, fd)
    buf_ev->wm_read.high = 4096
    bufferevent_base_set(main_base, buf_ev);
    bufferevent_enable(buf_ev, EV_READ);
}



五、 读取缓冲区

       当缓冲区读就绪时会自动激活前面注册的缓冲区读函数，我们可以使用bufferevent_read函数来读取缓冲区bufferevent_read函数参数分别为:所需读取的事件缓冲区，读入数据的存放地，希望读取的字节数。函数返回实际读取的字节数。注意：及时缓冲区未读完，事件也不会再次被激活（除非再次有数据）。因此此处需反复读取直到全部读取完毕。



六、写回客户端

       bufferevent系列函数不但支持读取缓冲区，而且支持写缓冲区（即将结果返回给客户端）。

void buffered_on_read(struct bufferevent *bev, void * arg){
    char buffer[4096]

    ret = bufferevent_read(bev, &buffer, 4096);
    bufferevent_write(bef, (void *)&buffer, 4096);
}

       至此已经可以使用libevent编写非阻塞的事件驱动服务器，它支持连接建立、socket可读等事件的处理。但在实际的使用事件驱动的服务器中，通常是使用一个线程处理连接，然后使用多个线程来处理请求。



七、异步事件处理示例

利用libevent编写服务端程序，主要有4部分
a.创建主通知链base
  base = event_base_new();
 
b.创建要监听的事件，并将其加入到主通知链中。
  listener_event = event_new(base, listener, EV_READ|EV_PERSIST, do_accept, (void*)base);
  event_add(listener_event, NULL);
  event_free( listener_event ); //释放由event_new申请的结构体
 
c.主循环
  event_base_dispatch(base);

d.释放
  event_base_free(base);

      以下程序中do_read, do_write是异步的，为了解决了异步之间的问题，程序使用了state这个结构体变量将do_read和do_write联系起来。
  1. #include <netinet/in.h>
  2. #include <sys/socket.h>
  3. #include <event2/event.h>
  4. #include <assert.h>
  5. #include <unistd.h>
  6. #include <string.h>
  7. #include <stdlib.h>
  8. #include <stdio.h>
  9. #include <errno.h>
  10. #include <fcntl.h>

  12. #define MAX_LINE 16384
  13. #define PORT 9999

  15. void do_read(evutil_socket_t fd, short events, void *arg);
  16. void do_write(evutil_socket_t fd, short events, void *arg);

  18. struct fd_state {
  19.     char buffer[MAX_LINE];
  20.     size_t buffer_used;

  22.     size_t n_written;
  23.     size_t write_upto;

  25.     struct event *read_event;
  26.     struct event *write_event;
  27. };

  29. struct fd_state *alloc_fd_state(struct event_base *base, evutil_socket_t fd)
  30. {
  31.     struct fd_state *state =
  32.      (struct fd_state *)malloc(sizeof(struct fd_state));
  33.     if (!state) {
  34.         return NULL;
  35.     }

  37.     state->read_event =
  38.      event_new(base, fd, EV_READ | EV_PERSIST, do_read, state);
  39.     if (!state->read_event) {
  40.         free(state);
  41.         return NULL;
  42.     }

  44.     state->write_event =
  45.      event_new(base, fd, EV_WRITE | EV_PERSIST, do_write, state);
  46.     if (!state->write_event) {
  47.         event_free(state->read_event);
  48.         free(state);
  49.         return NULL;
  50.     }

  52.     assert(state->write_event);

  54.     return state;
  55. }

  57. void free_fd_state(struct fd_state *state)
  58. {
  59.     event_free(state->read_event);
  60.     event_free(state->write_event);
  61.     free(state);
  62. }

  64. void do_read(evutil_socket_t fd, short events, void *arg)
  65. {
  66.     struct fd_state *state = arg;
  67.     char buf[1024];
  68.     int i;
  69.     ssize_t result;
  70.     while (1) {
  71.         // assert(state->write_event);
  72.         result = recv(fd, buf, sizeof(buf), 0);
  73.         if (result <= 0)
  74.             break;
  75.         printf("[%s][%d]buf=[%s]len=[%d]\n", __FILE__, __LINE__, buf,
  76.          result);
  77.     }

  79.     memcpy(state->buffer, "reply", sizeof("reply"));
  80.     assert(state->write_event);
  81.     event_add(state->write_event, NULL);
  82.     state->write_upto = state->buffer_used;

  84.     if (result == 0) {
  85.         free_fd_state(state);
  86.     } else if (result < 0) {
  87.         if (errno == EAGAIN)    // XXXX use evutil macro
  88.             return;
  89.         perror("recv");
  90.         free_fd_state(state);
  91.     }
  92. }

  94. void do_write(evutil_socket_t fd, short events, void *arg)
  95. {
  96.     struct fd_state *state = arg;

  98.     printf("[%d]\n", __LINE__);
  99.     //while (state->n_written < state->write_upto)
  100.     {
  101.         //ssize_t result = send(fd, state->buffer + state->n_written,
  102.         //state->write_upto - state->n_written, 0);
  103.         ssize_t result =
  104.          send(fd, state->buffer, strlen(state->buffer), 0);
  105.         if (result < 0) {
  106.             if (errno == EAGAIN)    // XXX use evutil macro
  107.                 return;
  108.             free_fd_state(state);
  109.             return;
  110.         }
  111.         assert(result != 0);
  112.         state->n_written += result;
  113.     }

  115.     //if (state->n_written == state->buffer_used)
  116.     {
  117.         state->n_written = state->write_upto = state->buffer_used = 1;
  118.     }

  120.     event_del(state->write_event);
  121. }

  123. void do_accept(evutil_socket_t listener, short event, void *arg)
  124. {
  125.     struct event_base *base = arg;
  126.     struct sockaddr_storage ss;
  127.     socklen_t slen = sizeof(ss);

  129.     int fd = accept(listener, (struct sockaddr *)&ss, &slen);
  130.     if (fd < 0) {        // XXXX eagain??
  131.         perror("accept");
  132.     } else if (fd > FD_SETSIZE) {
  133.         close(fd);    // XXX replace all closes with EVUTIL_CLOSESOCKET */
  134.     } else {
  135.         struct fd_state *state;
  136.         evutil_make_socket_nonblocking(fd);
  137.         state = alloc_fd_state(base, fd);

  139.         assert(state);    /*XXX err */
  140.         assert(state->write_event);
  141.         event_add(state->read_event, NULL);
  142.     }
  143. }

  145. void run(void)
  146. {
  147.     evutil_socket_t listener;
  148.     struct sockaddr_in sin;
  149.     struct event_base *base;
  150.     struct event *listener_event;

  152.     base = event_base_new();
  153.     if (!base)
  154.         return;        /*XXXerr */

  156.     sin.sin_family = AF_INET;
  157.     sin.sin_addr.s_addr = 0;
  158.     sin.sin_port = htons(PORT);

  160.     listener = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
  161.     evutil_make_socket_nonblocking(listener);

  163. #ifndef WIN32
  164.     {
  165.         int one = 1;
  166.         setsockopt(listener, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &one,
  167.              sizeof(one));
  168.     }
  169. #endif

  171.     if (bind(listener, (struct sockaddr *)&sin, sizeof(sin)) < 0) {
  172.         perror("bind");
  173.         return;
  174.     }

  176.     if (listen(listener, 16) < 0) {
  177.         perror("listen");
  178.         return;
  179.     }

  181.     listener_event =
  182.      event_new(base, listener, EV_READ | EV_PERSIST, do_accept,
  183.          (void *)base);
  184.     /*XXX check it */
  185.     event_add(listener_event, NULL);
  186.     event_base_dispatch(base);
  187.     event_base_free(base);

  189.     return;
  190. }

  192. int main(int argc, char **argv)
  193. {
  194.     setvbuf(stdout, NULL, _IONBF, 0);
  195.     run();

  197.     return 0;
  198. }
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