libevent入门教程

文章目录

    • 前言
    • libevent-API调用的基本流程
    • 给事件提供缓冲区

前言

本文是libevent的入门文档。本文不涉及，这个库在某些方面的具体使用。

本文内容来自A tiny introduction to asynchronous IO。通过这篇链接，我们可以了解libevent的基本使用。在开始之前，我们需要一些前置准备：

  • TCP客户端和服务端之间的同步通信：chapter05_TCP客户_服务器示例
  • IO复用-select的使用：unix网络编程-select函数
  • 如果知道这两个就更好了：epoll实现Reactor模式、使用asio实现一个单线程异步的socket服务程序

注释：libevent-文档、libevent-API

libevent-API调用的基本流程

在使用API之前，我们需要了解这三部分：

  1. event_base：event_base是一个事件处理的基础结构，它提供了事件循环的基本框架。可以认为它是对select、epoll等函数的封装，以提供跨平台的支持。
  2. event：event是一个表示某种事件(套接字的读写事件,定时器事件等)的结构体或对象。它保存了事件触发时，回调函数的指针，供event_base调用。事件能被触发的前提时，事件被注册到event_base中，参与循环检查。
  3. event loop：运行event_base,直到没有任何注册事件。

总的来说：创建event对象后，需要将其添加到一个event_base实例中，以便在事件发生时被正确处理。event_base提供了方法来添加、删除和处理事件。当事件发生时，event_base负责调用与之相关联的回调函数。下面时一个简单的伪代码示例：

// 创建 event_base 实例
struct event_base *base = event_base_new();// 创建一个读事件
struct event *ev = event_new(base, fd, EV_READ | EV_PERSIST, callback, arg);// 将事件添加到事件循环中
event_add(ev, NULL);// 开始事件循环
event_base_dispatch(base);

具体的API接口使用，见官方文档。

下面我们来看一个提供ROT13功能的服务端程序。

// come from: https://libevent.org/libevent-book/01_intro.html/* For sockaddr_in */
#include <netinet/in.h>
/* For socket functions */
#include <sys/socket.h>
/* For fcntl */
#include <fcntl.h>#include <event2/event.h>#include <assert.h>
#include <errno.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>#define MAX_LINE 16384void do_read(evutil_socket_t fd, short events, void *arg);
void do_write(evutil_socket_t fd, short events, void *arg);char rot13_char(char c) {/* We don't want to use isalpha here; setting the locale would change* which characters are considered alphabetical. */if ((c >= 'a' && c <= 'm') || (c >= 'A' && c <= 'M'))return c + 13;else if ((c >= 'n' && c <= 'z') || (c >= 'N' && c <= 'Z'))return c - 13;elsereturn c;
}struct fd_state {char buffer[MAX_LINE];size_t buffer_used;size_t n_written;size_t write_upto;struct event *read_event;struct event *write_event;
};struct fd_state *alloc_fd_state(struct event_base *base, evutil_socket_t fd) {struct fd_state *state = malloc(sizeof(struct fd_state));if (!state)return NULL;state->read_event = event_new(base, fd, EV_READ | EV_PERSIST, do_read, state);if (!state->read_event) {free(state);return NULL;}state->write_event =event_new(base, fd, EV_WRITE | EV_PERSIST, do_write, state);if (!state->write_event) {event_free(state->read_event);free(state);return NULL;}state->buffer_used = state->n_written = state->write_upto = 0;assert(state->write_event);return state;
}void free_fd_state(struct fd_state *state) {event_free(state->read_event);event_free(state->write_event);free(state);
}void do_read(evutil_socket_t fd, short events, void *arg) {struct fd_state *state = arg;char buf[1024];int i;ssize_t result;while (1) {assert(state->write_event);result = recv(fd, buf, sizeof(buf), 0);if (result <= 0)break;for (i = 0; i < result; ++i) {if (state->buffer_used < sizeof(state->buffer))state->buffer[state->buffer_used++] = rot13_char(buf[i]);if (buf[i] == '\n') {assert(state->write_event);event_add(state->write_event, NULL);state->write_upto = state->buffer_used;}}}if (result == 0) {free_fd_state(state);} else if (result < 0) {if (errno == EAGAIN) // XXXX use evutil macroreturn;perror("recv");free_fd_state(state);}
}void do_write(evutil_socket_t fd, short events, void *arg) {struct fd_state *state = arg;while (state->n_written < state->write_upto) {ssize_t result = send(fd, state->buffer + state->n_written,state->write_upto - state->n_written, 0);if (result < 0) {if (errno == EAGAIN) // XXX use evutil macroreturn;free_fd_state(state);return;}assert(result != 0);state->n_written += result;}if (state->n_written == state->buffer_used)state->n_written = state->write_upto = state->buffer_used = 0;event_del(state->write_event);
}void do_accept(evutil_socket_t listener, short event, void *arg) {struct event_base *base = arg;struct sockaddr_storage ss;socklen_t slen = sizeof(ss);int fd = accept(listener, (struct sockaddr *)&ss, &slen);if (fd < 0) { // XXXX eagain??perror("accept");} else if (fd > FD_SETSIZE) {close(fd); // XXX replace all closes with EVUTIL_CLOSESOCKET */} else {struct fd_state *state;evutil_make_socket_nonblocking(fd);state = alloc_fd_state(base, fd);assert(state); /*XXX err*/assert(state->write_event);event_add(state->read_event, NULL);}
}void run(void) {evutil_socket_t listener;struct sockaddr_in sin;struct event_base *base;struct event *listener_event;base = event_base_new();if (!base)return; /*XXXerr*/sin.sin_family = AF_INET;sin.sin_addr.s_addr = 0;sin.sin_port = htons(40713);listener = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);evutil_make_socket_nonblocking(listener);// not work in windows systemevutil_make_listen_socket_reuseable(listener);if (bind(listener, (struct sockaddr *)&sin, sizeof(sin)) < 0) {perror("bind");return;}if (listen(listener, 16) < 0) {perror("listen");return;}listener_event =event_new(base, listener, EV_READ | EV_PERSIST, do_accept, (void *)base);/*XXX check it */event_add(listener_event, NULL);event_base_dispatch(base);
}int main(int c, char **v) {setvbuf(stdout, NULL, _IONBF, 0);run();return 0;
}

给事件提供缓冲区

上面的代码中，我们需要为每个连接显示的分配堆栈作为缓冲区，这是麻烦的。

网络异步编程的通常模式是：

  1. 当连接可读时，将数据读取到缓冲区，然后处理。
  2. 将处理结果写入输出缓冲区，然后将连接设置为可写。尽可能多地写入数据。
  3. 写完之后，关闭连接的可写。(因为套接字的输出缓冲区不满的时候，总是可写的。)

Libevent 提供了一个 它的通用机制：Bufferevents。它包含一个底层传输(如套接字)、读缓冲区和写缓冲区缓冲。从底层IO中读取数据到用户层的缓冲区，然后触发读取回调；将需要发送的数据，放入用户层的缓冲区中，libevent会将数据发送出去。每个Bufferevents都有下面四个watermarks：

  • Read low-water mark: 当输入缓冲区存储的数据，比当前设置的低水位多，则调用读取回调。
  • Read high-water mark：当输入缓冲区的数据，达到当前的高水位，缓冲区不再从底层IO去获取更多数据。等待回调函数消耗些数据，缓冲区才有空间继续存放从IO获取来数据。
  • Write low-water mark：当输出缓冲区存储的数据，比当前设置的低水位多，则调用写回调。
  • Write high-water mark：可以暂时不管。具体见官方文档。

下面使用bufferevent，重写上一节的代码：

/* For sockaddr_in */
#include <netinet/in.h>
/* For socket functions */
#include <sys/socket.h>
/* For fcntl */
#include <fcntl.h>#include <event2/buffer.h>
#include <event2/bufferevent.h>
#include <event2/event.h>#include <assert.h>
#include <errno.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>#define MAX_LINE 16384void do_read(evutil_socket_t fd, short events, void *arg);
void do_write(evutil_socket_t fd, short events, void *arg);int print_output(struct bufferevent *bev) {struct evbuffer *output = bufferevent_get_output(bev);size_t len = evbuffer_get_length(output);char buff[len + 1];int size = evbuffer_copyout(output, buff, len);if (size < 0) {printf("read fail\n");return -1;}buff[size] = '\0';printf("Output Buffer Contents: %s\n", buff);return 0;
}char rot13_char(char c) {/* We don't want to use isalpha here; setting the locale would change* which characters are considered alphabetical. */if ((c >= 'a' && c <= 'm') || (c >= 'A' && c <= 'M'))return c + 13;else if ((c >= 'n' && c <= 'z') || (c >= 'N' && c <= 'Z'))return c - 13;elsereturn c;
}void readcb(struct bufferevent *bev, void *ctx) {struct evbuffer *input, *output;char *line;size_t n;int i;input = bufferevent_get_input(bev);output = bufferevent_get_output(bev);while ((line = evbuffer_readln(input, &n, EVBUFFER_EOL_LF))) {for (i = 0; i < n; ++i)line[i] = rot13_char(line[i]);evbuffer_add(output, line, n);evbuffer_add(output, "\n", 1);free(line);}if (evbuffer_get_length(input) >= MAX_LINE) {/* Too long; just process what there is and go on so that the buffer* doesn't grow infinitely long. */char buf[1024];while (evbuffer_get_length(input)) {int n = evbuffer_remove(input, buf, sizeof(buf));for (i = 0; i < n; ++i)buf[i] = rot13_char(buf[i]);evbuffer_add(output, buf, n);}evbuffer_add(output, "\n", 1);}
}void errorcb(struct bufferevent *bev, short error, void *ctx) {if (error & BEV_EVENT_EOF) {/* connection has been closed, do any clean up here *//* ... */} else if (error & BEV_EVENT_ERROR) {/* check errno to see what error occurred *//* ... */} else if (error & BEV_EVENT_TIMEOUT) {/* must be a timeout event handle, handle it *//* ... */}bufferevent_free(bev);
}void do_accept(evutil_socket_t listener, short event, void *arg) {struct event_base *base = arg;struct sockaddr_storage ss;socklen_t slen = sizeof(ss);int fd = accept(listener, (struct sockaddr *)&ss, &slen);if (fd < 0) {perror("accept");} else if (fd > FD_SETSIZE) {close(fd);} else {struct bufferevent *bev;evutil_make_socket_nonblocking(fd);bev = bufferevent_socket_new(base, fd, BEV_OPT_CLOSE_ON_FREE);bufferevent_setcb(bev, readcb, NULL, errorcb, NULL);bufferevent_setwatermark(bev, EV_READ, 0, MAX_LINE);bufferevent_enable(bev, EV_READ | EV_WRITE);}
}void run(void) {evutil_socket_t listener;struct sockaddr_in sin;struct event_base *base;struct event *listener_event;base = event_base_new();if (!base)return; /*XXXerr*/sin.sin_family = AF_INET;sin.sin_addr.s_addr = 0;sin.sin_port = htons(40713);listener = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);evutil_make_socket_nonblocking(listener);#ifndef WIN32{int one = 1;setsockopt(listener, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &one, sizeof(one));}
#endifif (bind(listener, (struct sockaddr *)&sin, sizeof(sin)) < 0) {perror("bind");return;}if (listen(listener, 16) < 0) {perror("listen");return;}listener_event =event_new(base, listener, EV_READ | EV_PERSIST, do_accept, (void *)base);/*XXX check it */event_add(listener_event, NULL);event_base_dispatch(base);
}int main(int c, char **v) {setvbuf(stdout, NULL, _IONBF, 0);run();return 0;
}

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