在socket的服务器标准编程过程主要包含如下的基本过程:socket()-->bind()-->lister()-->accept()-->新的socket处理(收发报文等)。在编写最基本服务器代码的过程就是如上的几个步骤,在支持了IO复用之后,只是将accept的处理过程并入到了事件处理中。
今天就libevent的服务器的创建基本过程进行分析,如果需要创建对应的服务器,因此必须有一个进行监听的处理,在libevent中的listener.c文件实现了服务器进行监听的基本过程。
数据结构
在Listener中主要实现了如下的三个数据结构,这三个数据结构中的struct evconnlistener用于对外提供,另外两个数据结构在内部使用。其中的struct evconnlistener_event实现了将监听与libevet中事件进行绑定,也就是改监听结构体对应一个具体的事件。
-
/* 监听的操作结构体 */
-
struct evconnlistener_ops {
-
int (*enable)(struct evconnlistener *);
-
int (*disable)(struct evconnlistener *);
-
void (*destroy)(struct evconnlistener *);
-
void (*shutdown)(struct evconnlistener *);
-
evutil_socket_t (*getfd)(struct evconnlistener *);
-
struct event_base *(*getbase)(struct evconnlistener *);
-
};
-
-
/* 监听器数据结构,应该是对外提供的结构体 */
-
struct evconnlistener {
-
/* 执行对应的操作函数指针 */
-
const struct evconnlistener_ops *ops;
-
void *lock;
-
-
/* 新连接的callback */
-
evconnlistener_cb cb;
-
evconnlistener_errorcb errorcb;
-
void *user_data;
-
unsigned flags;
-
short refcnt;
-
unsigned enabled : 1;
-
};
-
-
/* 监听事件,包含了其中的监听对应的事件和监听结构体 */
-
struct evconnlistener_event {
-
/* 监听结构体 */
-
struct evconnlistener base;
-
/* 具体的事件 */
-
struct event listener;
-
};
最后一个结构体在使用中都是通过base这个成员确定的,也就是根据变量的偏移地址确定,这也是根据成员变量计算结构体起始地址进程会使用的。
#define EVUTIL_UPCAST(ptr, type, field) \
((type *)(((char*)(ptr)) - evutil_offsetof(type, field)))
struct evconnlistener_event *lev_e =
EVUTIL_UPCAST(lev, struct evconnlistener_event, base);
在内部代码使用中主要通过evconnlistener_event进行代码的编写。
对外提供接口
Listener.h中对外提供的接口主要包括:
-
//该接口用于实现监听操作的实现
-
struct evconnlistener *evconnlistener_new(struct event_base *base,
-
evconnlistener_cb cb, void *ptr, unsigned flags, int backlog,
-
evutil_socket_t fd);
-
//该接口用于实现绑定和监听
-
struct evconnlistener *evconnlistener_new_bind(struct event_base *base,
-
evconnlistener_cb cb, void *ptr, unsigned flags, int backlog,
-
const struct sockaddr *sa, int socklen);
其中的cb主要用于使用者对新accept的socket进行处理,这部分见后面的代码分析。
代码分析
首先是
监听操作函数的初始化:
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/* 监听器的操作函数结合初始化 */
-
static const struct evconnlistener_ops evconnlistener_event_ops = {
-
event_listener_enable,
-
event_listener_disable,
-
event_listener_destroy,
-
NULL, /* shutdown */
-
/* 获得对应的fd,监听的fd */
-
event_listener_getfd,
-
/* 获得对应的event_base */
-
event_listener_getbase
-
};
从接口进行分析:
evconnlistener_new():
-
/* 对外提供的接口,用于创建一个用于监听连接的数据结构,其中的参数cb是有客户端连接过来之后的处理 */
-
struct evconnlistener *
-
evconnlistener_new(struct event_base *base,
-
evconnlistener_cb cb, void *ptr, unsigned flags, int backlog,
-
evutil_socket_t fd)
-
{
-
struct evconnlistener_event *lev;
-
-
/* 实际的处理函数,创建对应的监听,默认的log为128,提高并发的一个关键参数 */
-
if (backlog > 0) {
-
if (listen(fd, backlog) < 0)
-
return NULL;
-
} else if (backlog < 0) {
-
if (listen(fd, 128) < 0)
-
return NULL;
-
}
-
-
/* 创建一个监听事件(其中包含了具体的事件),也就是为对应的fd创建关注的事件 */
-
lev = mm_calloc(1, sizeof(struct evconnlistener_event));
-
if (!lev)
-
return NULL;
-
/* 连接的操作函数 */
-
lev->base.ops = &evconnlistener_event_ops;
-
lev->base.cb = cb;
-
lev->base.user_data = ptr;
-
lev->base.flags = flags;
-
lev->base.refcnt = 1;
-
-
/* 分配一个对应的读事件和永久事件标号给对应的监听fd,对应的响应函数为listener_read_cb */
-
event_assign(&lev->listener, base, fd, EV_READ|EV_PERSIST,
-
listener_read_cb, lev);
-
-
/* 使能对应的监听,实际上实现了上述分配事件的添加 */
-
evconnlistener_enable(&lev->base);
-
-
return &lev->base;
-
}
其中最后的几行代码主要采用了event_assign()分配了一个新的事件,
主要接收读事件,对应的回调函数为listener_read_cb。evconnlistener_enable()中实现了事件的添加操作,见后面的分析。
evconnlistener_new_bind():
-
/* 从创建到bind到监听的一系列处理过程 */
-
struct evconnlistener *
-
evconnlistener_new_bind(struct event_base *base, evconnlistener_cb cb,
-
void *ptr, unsigned flags, int backlog, const struct sockaddr *sa,
-
int socklen)
-
{
-
struct evconnlistener *listener;
-
evutil_socket_t fd;
-
int on = 1;
-
int family = sa ? sa->sa_family : AF_UNSPEC;
-
-
if (backlog == 0)
-
return NULL;
-
-
fd = socket(family, SOCK_STREAM, 0);
-
if (fd == -1)
-
return NULL;
-
-
if (evutil_make_socket_nonblocking(fd) < 0) {
-
evutil_closesocket(fd);
-
return NULL;
-
}
-
-
if (flags & LEV_OPT_CLOSE_ON_EXEC) {
-
if (evutil_make_socket_closeonexec(fd) < 0) {
-
evutil_closesocket(fd);
-
return NULL;
-
}
-
}
-
-
/* 设置保活 */
-
if (setsockopt(fd, SOL_SOCKET, SO_KEEPALIVE, (void*)&on, sizeof(on))<0) {
-
evutil_closesocket(fd);
-
return NULL;
-
}
-
/* 设置地址可反复的利用 */
-
if (flags & LEV_OPT_REUSEABLE) {
-
if (evutil_make_listen_socket_reuseable(fd) < 0) {
-
evutil_closesocket(fd);
-
return NULL;
-
}
-
}
-
-
if (sa) {
-
/* 执行对应的bind操作,也就是将对应的fd绑定的对应的地址和端口上 */
-
if (bind(fd, sa, socklen)<0) {
-
evutil_closesocket(fd);
-
return NULL;
-
}
-
}
-
-
/* 创建对应的监听 */
-
listener = evconnlistener_new(base, cb, ptr, flags, backlog, fd);
-
if (!listener) {
-
evutil_closesocket(fd);
-
return NULL;
-
}
-
-
return listener;
-
}
从上述的代码中可知,evconnlistener_new_bind中包含了所有的创建,bind,监听操作。
listener_read_cb()在
evconnlistener_new作为监听事件的回调函数进行添加,该事件在有客户端连接到服务以后就会被触发调用,基本的实现逻辑如下所示:
-
/* 监听socket接收到对应的新客户端连接事件后的处理 */
-
static void
-
listener_read_cb(evutil_socket_t fd, short what, void *p)
-
{
-
struct evconnlistener *lev = p; //强制类型转换,evconnlistener和evconnlistener_event地址一致
-
int err;
-
evconnlistener_cb cb;
-
evconnlistener_errorcb errorcb;
-
void *user_data;
-
LOCK(lev);
-
while (1) {
-
struct sockaddr_storage ss;
-
socklen_t socklen = sizeof(ss);
-
-
/* accept返回值为新的fd */
-
evutil_socket_t new_fd = accept(fd, (struct sockaddr*)&ss, &socklen);
-
if (new_fd < 0)
-
break;//非阻塞模式的好处
-
if (socklen == 0) {
-
evutil_closesocket(new_fd);
-
continue;
-
}
-
-
/* 设置属性,通常设备为不可阻塞 */
-
if (!(lev->flags & LEV_OPT_LEAVE_SOCKETS_BLOCKING))
-
evutil_make_socket_nonblocking(new_fd);
-
-
/* 如无cb,理论上应该不会accept,因此出错 */
-
if (lev->cb == NULL) {
-
UNLOCK(lev);
-
return;
-
}
-
++lev->refcnt; //增加接收到socket个数
-
/* 对应的回调函数 */
-
cb = lev->cb;
-
user_data = lev->user_data;
-
/* XXX:这边释放锁的操作,主要防止对调函数中进行不可预估的操作,因此释放锁 */
-
UNLOCK(lev);
-
/* 执行对应的回调函数,也就是说具体的处理由使用者决定,由使用者对new_fd处理 */
-
cb(lev, new_fd, (struct sockaddr*)&ss, (int)socklen,
-
user_data);
-
/* XXX:这边重新添加锁,是编写lib库需要值得学习的地方,能避免反复加锁 */
-
LOCK(lev);
-
if (lev->refcnt == 1) {
-
int freed = listener_decref_and_unlock(lev);
-
EVUTIL_ASSERT(freed);
-
return;
-
}
-
--lev->refcnt;
-
}
-
...
-
}
这部分有关锁的处理值得借鉴,我之前在写lib库的过程中提供的回调函数,在使用的过程中通常强制要求用户不能进行锁的操作,而这边采用了回调前后释放和重新加锁的操作,这样防止使用者反复的加锁,同时使得使用者更加的方便处理。
-
int
-
evconnlistener_enable(struct evconnlistener *lev)
-
{
-
int r;
-
LOCK(lev);
-
lev->enabled = 1;
-
if (lev->cb)//调用上述分配的使能函数,好处是,如果未传递回调函数,则不使能
-
r = lev->ops->enable(lev);
-
else
-
r = 0;
-
UNLOCK(lev);
-
return r;
-
}
由该函数分析可知,在当前监听器的回调函数不存在的情况下,实际上监听操作的使能操作并没有执行,因此回调函数是必须提供的。其中的ops->enable()如下所示:
-
/* 监听事件的添加操作 */
-
static int
-
event_listener_enable(struct evconnlistener *lev)
-
{
-
/* 根据对外提供的evconnlistener获取evconnlistener_event的地址,本来强制转换即可,但是为了可移植性 */
-
struct evconnlistener_event *lev_e =
-
EVUTIL_UPCAST(lev, struct evconnlistener_event, base); //计算event的地址
-
/* 将之前分配的事件添加到base中,因此完成了事件的添加操作 */
-
return event_add(&lev_e->listener, NULL);
-
}
上述主要实现了evconnlistener_event两个成员之间的转换,并将对应事件添加到IO复用模型中。因此在没有提供回调的情况下,该函数并不会被调用,也就不会触发listener_read_cb()执行,因此在listener_read_cb中如cb为null,说明出现了异常。
以上的代码基本实现了服务创建的基本过程,实现了socket从创建到accept的过程。
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