libevent是一个事件通知库,适用于windows、linux、bsd等多种平台,内部使用select、epoll、kqueue、IOCP等系统调用管理事件机制。著名分布式缓存软件memcached也是基于libevent,而且libevent在使用上可以做到跨平台,而且根据libevent官方网站上公布的数据统计,似乎也有着非凡的性能。
libevent支持用户使用三种类型的事件,分别是网络IO、定时器、信号三种,最新版本在定时器的实现上使用了最小堆的数据结构,以达到高效查找、排序、删除定时器的目的,IO和信号的实现均使用了双向队列(用链表实现)。网络IO上,主要关注了一下linux上的epoll(因为目前的开发主要在linux平台),结果发现libevent的epoll居然用的EPOLLLT,水平触发的方式用起来比较方便,不容易出错,但是在效率上可能比EPOLLET要低一些。
libevent包括事件管理、缓存管理、DNS、HTTP、缓存事件几大部分。事件管理包括各种IO(socket)、定时器、信号等事件;缓存管理是指evbuffer功能;DNS是libevent提供的一个异步DNS查询功能;HTTP是libevent的一个轻量级http实现,包括服务器和客户端。libevent也支持ssl,这对于有安全需求的网络程序非常的重要,但是其支持不是很完善,比如http server的实现就不支持ssl。
Libevent是开源社区一款高性能的I/O框架库,其具有如下特点:
1.跨平台支持。Libevent支持Linux、UNIX和Windows。
2.统一事件源。libevent对i/o事件、信号和定时事件提供统一的处理。
3.线程安全。libevent使用libevent_pthreads库来提供线程安全支持。
4.基于reactor模式的实现。
reactor基本知识
reactor是i/o框架库的核心,它主要提供的几个方法是:
1.handle_events:该方法执行事件循环,重复如下过程:等待事件,然后依次处理所有就绪事件对应的时间处理器。
2.register_handler:该方法调用事件多路分发器的register_event方法来往事件多路分发器中注册一个事件。
3.remove_handler:该方法调用事件多路分发器的remove_event方法来删除事件多路分发器中的一个事件。
reactor具有如下优点:
1.响应快,不必为单个同步事件所阻塞;
2.编程相对简单,可以最大程度的避免复杂的多线程及同步问题,并且避免了多线程/进程的切换开销;
3.可扩展性,可以方便的通过增加reactor实例个数来充分利用CPU资源;
4.可复用性,reactor框架本身与具体事件处理逻辑无关,具有很高的复用性。
libevent库的主要逻辑:
1.调用event_init函数创建event_base对象。一个event_base相当于一个reactor实例。
2.创建具体的事件处理器,并设置它们所从属的reactor实例。evsignal_new和evtimer_new分别用于创建信号事件处理器和定时事件处理器,它们的统一入口是event_new函数,event_new函数成功时返回一个event类型的对象,也就是libevent的事件处理器
3.调用event_add函数,将事件处理器添加到注册事件队列中,并将该事件处理器对应的事件添加到事件多路分发器中。
4.调用event_base_dispatch函数来执行事件循环。
5.事件循环结束后,使用*_free系列函数来释放系统资源。
源代码组织结构
1)头文主要就是 event.h:事件宏定义、接口函数声明,主要结构体 event 的声明;
2)内部头文件
xxx-internal.h:内部数据结构和函数,对外不可见,以达到信息隐藏的目的;
3) libevent 框架
event.c: event 整体框架的代码实现;
4)对系统 I/O 多路复用机制的封装
epoll.c:对 epoll 的封装;
select.c:对 select 的封装;
devpoll.c:对 dev/poll 的封装;
kqueue.c:对 kqueue 的封装;
5)定时事件管理
min-heap.h:其实就是一个以时间作为 key 的小根堆结构;
6)信号管理
signal.c:对信号事件的处理;
7)辅助功能函数
evutil.h 和 evutil.c:一些辅助功能函数,包括创建 socket pair 和一些时间操作函数:加、减
和比较等。
8)日志
log.h 和 log.c: log 日志函数
9)缓冲区管理
evbuffer.c 和 buffer.c: libevent 对缓冲区的封装;
10)基本数据结构
compat\sys 下的两个源文件: queue.h 是 libevent 基本数据结构的实现,包括链表,双向链表,
队列等; _libevent_time.h:一些用于时间操作的结构体定义、函数和宏定义;
11)实用网络库
http 和 evdns:是基于 libevent 实现的 http 服务器和异步 dns 查询库;
1) 事件源
Linux上是文件描述符,Windows上就是Socket或者Handle了,这里统一称为“句柄集”;程序在指定的句柄上注册关心的事件,比如I/O事件。
2) event demultiplexer——事件多路分发机制
由操作系统提供的I/O多路复用机制,比如select和epoll。
程序首先将其关心的句柄(事件源)及其事件注册到event demultiplexer上;
当有事件到达时,event demultiplexer会发出通知“在已经注册的句柄集中,一个或多个句柄的事件已经就绪”;
程序收到通知后,就可以在非阻塞的情况下对事件进行处理了。
对应到libevent中,依然是select、poll、epoll等,但是libevent使用结构体eventop进行了封装,以统一的接口来支持这些I/O多路复用机制,达到了对外隐藏底层系统机制的目的。
3) Reactor——反应器
Reactor,是事件管理的接口,内部使用event demultiplexer注册、注销事件;并运行事件循环,当有事件进入“就绪”状态时,调用注册事件的回调函数处理事件。
对应到libevent中,就是event_base结构体。
一个典型的Reactor声明方式
4) Event Handler——事件处理程序
事件处理程序提供了一组接口,每个接口对应了一种类型的事件,供Reactor在相应的事件发生时调用,执行相应的事件处理。通常它会绑定一个有效的句柄。
对应到libevent中,就是event结构体
基本流程。
1)首先应用程序准备并初始化event,设置好事件类型和回调函数;这对应于前面第步骤2和3;
2)向libevent添加该事件event。对于定时事件,libevent使用一个小根堆管理,key为超时时间;对于Signal和I/O事件,libevent将其放入到等待链表(wait list)中,这是一个双向链表结构;
3)程序调用event_base_dispatch()系列函数进入无限循环,等待事件,以select()函数为例;每次循环前libevent会检查定时事件的最小超时时间tv,根据tv设置select()的最大等待时间,以便于后面及时处理超 时事件;
当select()返回后,首先检查超时事件,然后检查I/O事件;
Libevent将所有的就绪事件,放入到激活链表中;
然后对激活链表中的事件,调用事件的回调函数执行事件处理;