libevent开源高性能网络库

1 前言与简介

libevent是一个轻量级的开源高性能网络库。
优点：
事件驱动（event-driven），高性能；
轻量级，专注于网络，不如ACE那么臃肿庞大
源码相当精炼，易读。
跨平台，支持windows、linux、*bsd和mac os
支持多路I/O多路复用技术，epoll、poll、dev/poll、select、kqueue
支持I/O、定时器和信号等事件
注册事件优先级。

实际上libevent是一个典型的reactor模型。

2 reactor的事件处理机制

2.1 处理原理

普通函数的调用机制：
程序调用函数->函数执行/程序等待->函数结果和控制权返回给程序->函数继续处理
reactor释义“反应堆”，是一种事件驱动机制。不同于普通函数：应用程序不是主动调用某个API完成处理，而是相反，reactor逆置了事件的处理流程，应用程序提供相应的借口并注册到reactor上，如果相应事件发生，reactor将主动调用应用程序注册的接口，这些函数又称之为“回调函数”。
使用libevent也是想libevent框架注册相应的事件和回调函数；当这些事件发生时，libevent会调用这些回调函数处理相应事件（I/O读写、定时和信号）

2.2 优点

reactor模式是编写高性能网络服务器的必备技术之一
1）相应快，不必为单个同步时间所堵塞，虽然reactor本身是同步的；
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，并避免了多线程、进程的切换开销；
3）可拓展性，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

2.3 reactor框架

reactor模型，必要组成：事件源、reactor框架，多路复用和事件处理。
备注：类图等UML图，可自行学习。
学习网站：
[https://blog.csdn.net/qq_27175513/article/details/79744694]
[https://javazhiyin.blog.csdn.net/article/details/106088685]

1）事件源
Linux上是文件描述符，window上就是socket 或者handle了，统称为句柄集；程序上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I/O多路复用机制，比如select和epoll.
程序首先将关心的句柄（事件源）以及时间注册到ievent demultiplexer上；当有事件到达时，event demultiplexer会发出通知”在已注册的句柄集中，一个或多个句柄时间已经就绪“
程序收到通知后，就可以在非堵塞的情况下对事件处理了，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

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；并循环事件循环，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
一个典型的reactor声明方式

class Reactor
{
public:
	int register_handler(Event_Handler *pHandler, int event);
	int remove_handler(Event_Handler *pHandler, int event);
	void handle_event(timeval *ptv)
};

Event Handler --事件处理程序
事件处理程序提供了一组接口，每个接口对应一种类型的事件。提供了Reactor在相应的事件发生时候调用，执行相应的时间处理，通常会绑定一个有效句柄。
对应于libevent中就是event结构体。
下面是是两种典型的Event Handler类声明的方式。

第一种：

class Enent_Handler
{
public:
	virtual void handle_read() = 0;
	virtual void handle_write() = 0;
	virtual void handle_timeout() = 0;
	virtual void handle_close() = 0;
	virtual HANDLE get_handle() = 0;
	// ...
}

第二种：

class Event_Handler
{
public:
	//events maybe read/write/timeout/close .etc
	virtual void handle_event(int events) = 0;
	virtual HANDLE get_handle() = 0
}

2.4 Reactor事件处理框架

事件序列图

3 基本使用场景

3.1 基本应用场景

基本应用场景夜市使用libevent的基本流程，使用libevent设置定时器，应用程序只需要执行下面步骤即可。

1. 首先初始化libevent库，并保存返回指针

struct event_base *base = event_init();
//等价于初始化一个Reactor实例；在初始化libevent之后就可以注册事件了

2. 初始化事件event，设置回调函数和关注的事件

evtimer_set(&ev, timer_cb, NULL);
//等价于event_set(&ev, -1, 0, timer_cb, NULL);
//其中event_set的函数原型是：
//void event_set(struct event *ev, int fd, short event, void (*cb)(int, short, void *), void *arg)
//*
param[ev]:执行初始化event对象
param[fd]:event绑定的句柄，可以是EV_READ, EV_WRITE, EVENT_SIGNAL
param[cb]:函数指针，当fd上边的事件发生时，调用该函数进行处理，他有三个参数，
		  调用时通过event_base传入，实际上就是event_set时的fd, event, arg;
param[arg]:传递给cb函数指针的参数
*//

3. 设置event从属的event_base（指明event要注册到那个event_base实力上）
4. 添加事件
5. 程序进行无限循环，等待就绪事件并执行事件处理