libevent,zeromq,和muduo三个网络库进行对比分析

本文将libevent,zeromq,和muduo三个网络库进行对比分析:

libevent:

• 1.数组定义TAILQ_HEAD和TAILQ_ENTRY：

    #define TAILQ_HEAD(name, type)                        \

    struct name {                                \

        struct type *tqh_first;    /* first element */            \

        struct type **tqh_last;    /* 二级指针指向最后一个type的tqe_prev变量 */        \

    }
    //和前面的TAILQ_HEAD不同，这里的结构体并没有name.即没有结构体名。

    //所以该结构体只能作为一个匿名结构体。所以，它一般都是另外一个结构体

    //或者共用体的成员

    #define TAILQ_ENTRY(type)                        \

    struct {                                \

        struct type *tqe_next;    /* next element */            \

        struct type **tqe_prev;    /* address of previous next element */    \

    }   

• 2.信号event的处理
  采用统一事件源的方式来处理信号event,即将信号转换成IO来处理。
  统一事件源的工作原理如下：假如用户要监听SIGINT信号，那么在实现的内部就对SIGINT这个信号设置捕抓函数。此外，在实现的内部还要建立一条管道(pipe)，并把这个管道加入到多路IO复用函数中。当SIGINT这个信号发生后，捕抓函数将会被调用。而这个捕抓函数的工作就是往管道写入一个字符(这个字符往往等于所捕抓到信号的信号值)。此时，这个管道就变成是可读的了，多路IO复用函数能检测到这个管道变成可读的了。换言之，多路IO复用函数检测到SIGINT信号的发生，也就完成了对信号的监听工作。
  具体实现细节：

  1.创建一个管道(实际上使用socketpair);

  2.为这个socketpair的一个读端创建一个event,并将之加入到多路IO复用函数的监听中；

  说明:以上2条都是在选定一个多路IO复用函数后，就会调用:

     base->evbase = base->evsel->init(base);
  

  选定的IO复用Init函数会创建一个socketpair,并将其读端与ev_signal这个event相关联，用于监听信号；

  3.设置信号抓捕函数;

  4.有信号发生，往socketpair写入一个字节;
  说明:函数event_add会将信号event加入到event_base中,其中会调用到信号event的add函数evsig_add,此函数中会设置libevent的信号抓捕函数，并将ev_signal作为信号监听的时间来通知event_base有信号发生了。只需一个event即可完成工作，即使用户要监听多个不同的信号，因为这个event已经和socketpair的读端相关联了。如果要监听多个信号，那么就在信号处理函数中往这个socketpair写入不同的值即可。event_base能监听到可读，并可以从读到的内容可以判断是哪个信号发生了。

  注意：当我们对某个信号进行event_new和event_add后，就不应该再次设置该信号的信号捕抓函数。否则event_base将无法监听到信号的发生。

• 3.bufferevent:用于管理和调度IO事件，托管客户端连接上的读事件，写事件，和事件处理。

  主要函数包括：

      //创建一个Bufferevent  
      struct bufferevent *bufferevent_socket_new(struct event_base *base, evutil_socket_t fd, enum bufferevent_options options); 
  
      //释放Bufferevent
      void bufferevent_free(struct bufferevent *bev); 
  
      //设置回调函数
      void bufferevent_setcb(struct bufferevent *bufev,bufferevent_data_cb readcb,bufferevent_data_cb writecb,bufferevent_event_cb eventcb,void *cbarg);
  
      //设置buffer事件类型
      bufferevent_enable(bev, EV_READ|EV_WRITE|EV_PERSIST);
  
      //设置水位
      void bufferevent_setwatermark(struct bufferevent *bufev, short events,size_t lowmark, size_t highmark);
  
      //写入  
      int bufferevent_write(struct bufferevent *bufev, const void *data, size_t size);
  
      //输出  
      size_t bufferevent_read(struct bufferevent *bufev, void *data, size_t size);
  

  水位设置说明：
  低水位: 表示当evbuffer缓冲区的数据少于该水位时，不会触发用户设定的读回调函数；
  高水位: 表示当evbuffer缓冲区的数据大于该水位时，将不会从socket的缓冲区继续读取数据，避免了因socket缓冲区有数据而一直触发监听读的event形成的死循环。当水位低于该水位时将继续从socket缓冲区读取数据；

  读监听和写监听的区别：
  读监听: 当监听读事件的event检测到socket读缓冲区有数据时即认为可读，触发读回调函数；
  写监听: 当监听写事件的event检测到socket写缓冲区可写时认为可写，调用写回调函数,因为socket写缓冲区大部分时间都是空的，所以这样判断会导致event一直触发写回调函数，造成死循环。实际libevent只用在调用写入函数bufferevent_write时才会将监听写的事件event添加(event_add)到event_base中进行监听，当所有数据都写入到socket缓冲区后就从event_base删除event,避免形成死循环；

• 4.evbuffer:

   //evbuffer-internal.h文件
  
   struct evbuffer_chain;
   struct evbuffer {
  
          struct evbuffer_chain *first;
  
          struct evbuffer_chain *last;
  
          //这是一个二级指针。使用*last_with_datap时，指向的是链表中最后一个有数据的evbuffer_chain。
          //所以last_with_datap存储的是倒数第二个evbuffer_chain的next成员地址。
          //一开始buffer->last_with_datap = &buffer->first;此时first为NULL。所以当链表没有节点时
          //*last_with_datap为NULL。当只有一个节点时*last_with_datap就是first。    
          struct evbuffer_chain **last_with_data;
  
          size_t total_len;//链表中所有chain的总字节数
          ...
   };
  
   struct evbuffer_chain {
  
          struct evbuffer_chain *next;
  
          size_t buffer_len;//buffer的大小
  
          //错开不使用的空间。该成员的值一般等于0
          ev_off_t misalign;
  
          //evbuffer_chain已存数据的字节数
          //所以要从buffer + misalign + off的位置开始写入数据
          size_t off;
          ...
          unsigned char *buffer;
    };
  

  说明:evbuffer为链表结构，链表的每个节点为evbuffer_chain，并且用二级指针last_with_data指向链表中最后一个有数据的成员地址。

  evbuffer结构图解析：
  

如图：在evbuffer链表中存在没有数据的空节点，这个如同STL中的vector一样，提前分配好空闲内存,在下次添加数据时，不需要额外申请空间就能保存数据。

注意:evbuffer_chain中buffer指针指向的地址中保存的是真正的数据，按理来说应该用malloc单独分配一块内存，但此处buffer指向的内存是和evbuffer_chain本身存储的内存是一块分配的，代码是在函数evbuffer_chain_new()中。

链表尾添加数据:

   int evbuffer_add(struct evbuffer *buf, const void *data_in, size_t datlen) ;  

1.当链表为空时直接新建一个evbuffer_chain，并调用函数evbuffer_chain_insert()添加到链表中。
2.当链表最后一个有数据的chain(即last_with_data指向的内存地址) 的空闲内存大于用户数据size时，直接添加到此chain。
3.当链表最后一个有数据的chain(即last_with_data指向的内存地址) 的空闲内存小于于用户数据size时，这时就把数据分开到两个chain中保存。

链表头添加数据:

  int evbuffer_prepend(struct evbuffer *buf, const void *data, size_t datlen);

说明: misalign表示空闲未用的空间，可以随时使用。在头部添加数据时，新加数据使用的空间其实就是chain中的misalign空间，新建的chain的misalign空间就是全部的buffer内存，随着数据添加，misalign会越来越小。

Libevent学习参考链接

待续…