处理大并发之 使用libevent利器bufferevent

         首先来翻译一段文章

         你可能注意到随着我们代码变得越来越高效，程序也变得更加复杂。当我们产生一个进程的时候，我们没有必要为每一个链接管理一个buffer，我们只需要每个处理独立栈分配缓冲区就可以了。在读和写的时候，我们不必明确的跟踪每一个socket，这在我们的代码里是一个暗示，我们没有必要定义一个结构体去跟踪每一个操作什么时候完成，我们只需要使用循环栈变量就可以了。

         此外，如果你在windows网络编程方面有着丰富的经验，当你在使用上一篇博客中的例子时，你可能认识到libevent可能达不到最理想的性能。在windows上，你做的快速异步IO不是用的select，它使用的IOCP API。和其他的快速网络API不同，当你的程序执行完成，sock准备完成，IOCP不会通知你的程序，取而代之的是，程序告诉windows网络栈开启一个网络操作，并且当操作执行完成时，IOCP会告诉程序。

         幸运的是，libevent2 的bufferevents接口解决了上面的这些冲突，它使得程序更加容易写，并且为windows和unix提供了有效的接口。

分析：

libevent的bufferevent在event的基础上自己维护了一个buffer，这样的话，就不需要再自己管理一个buffer了，上一篇博客是自己维护一个buffer，维护过程复杂，且过程难以理解，既然libevent自己提供了bufferevent这个神器，且有API，何必自己维护呢？

先看看struct bufferevent这个结构体

struct bufferevent {
               struct event_base *ev_base;
        const struct bufferevent_ops *be_ops;
        struct event ev_read;
        struct event ev_write;
        struct evbuffer *input;
        struct evbuffer *output;
        ……
        bufferevent_data_cb readcb;
        bufferevent_data_cb writecb;
        bufferevent_event_cb errorcb;
        ……
}

可以看出struct bufferevent内置了两个event（读/写）和对应的缓冲区。当有数据被读入(input)的时候，readcb被调用，当output被输出完成的时候，writecb被调用，当网络I/O出现错误，如链接中断，超时或其他错误时，errorcb被调用。

使用bufferevent的过程：

1. 设置sock为非阻塞的

eg:  evutil_make_socket_nonblocking(fd);

2. 使用bufferevent_socket_new创建一个structbufferevent *bev，关联该sockfd，托管给event_base

函数原型为：

struct bufferevent * bufferevent_socket_new(struct event_base *base, evutil_socket_t fd,  int options)
eg:  struct bufferevent *bev;
bev = bufferevent_socket_new(base, fd, BEV_OPT_CLOSE_ON_FREE);

3. 设置读写对应的回调函数

函数原型为：

void bufferevent_setcb(struct bufferevent *bufev,
    bufferevent_data_cb readcb, bufferevent_data_cb writecb,
    bufferevent_event_cb eventcb, void *cbarg)
eg.  bufferevent_setcb(bev, readcb, NULL, errorcb, NULL);

4. 启用读写事件,其实是调用了event_add将相应读写事件加入事件监听队列poll。正如文档所说，如果相应事件不置为true，bufferevent是不会读写数据的

函数原型：

int bufferevent_enable(struct bufferevent *bufev, short event)
eg.  bufferevent_enable(bev, EV_READ|EV_WRITE);

5. 进入bufferevent_setcb回调函数：

在readcb里面从input中读取数据，处理完毕后填充到output中；

writecb对于服务端程序，只需要readcb就可以了，可以置为NULL；

errorcb用于处理一些错误信息。

针对这些使用过程进入源码进行分析：

1. bufferevent_socket_new

（1）在bufferevent_init_common中调用evbuffer_new()初始化input和output

（2）在event_assign中初始化bufferevent中的ev_read和ev_write事件。

（3）在evbuffer_add_cb中给output添加了一个callback bufferevent_socket_outbuf_cb

2. bufferevent_setcb

该函数的作用主要是赋值，把该函数后面的参数，赋值给第一个参数struct bufferevent *bufev定义的变量

3. bufferevent_enable

调用event_add将读写事件加入到事件监听队列中。

 

对bufferevent常用的几个函数进行分析：

char *evbuffer_readln(struct evbuffer*buffer, size_t *n_read_out,enum evbuffer_eol_style eol_style);

含义：Read a single line from an evbuffer.

返回值：读到的一行内容

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

含义：将数据添加到evbuffer的结尾

返回值：成功返回0，失败返回-1

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

含义：从evbuffer读取数据到data

返回值：成功返回0，失败返回-1

size_t evbuffer_get_length(const structevbuffer *buf);

含义：返回evbuffer中存储的字节长度

暂时先分析到这里，下面是代码，客户端发送消息：HTTP/1.0, Client 0 send Message:

Request: Hello Server! over，服务端一条消息收完成后，会回复：Response ok! Hello Client!

服务端从bufferevent中取出消息是按行取的。代码可能有不完善的地方，由于才疏学浅，研究时间短（3天），希望高手提出宝贵意见。

libevent_eventbuffer_server.c

#include <netinet/in.h>
#include <sys/socket.h>
#include <fcntl.h>

#include <event2/event.h>
#include <event2/buffer.h>
#include <event2/bufferevent.h>

#include <assert.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <errno.h>

void do_read(evutil_socket_t fd, short events, void *arg);

//struct bufferevent内建了两个event(read/write)和对应的缓冲区(struct evbuffer *input, *output)，并提供相应的函数用来操作>
缓冲区(或者直接操作bufferevent)
//接收到数据后，判断是不一样一条消息的结束，结束标志为"over"字符串
void readcb(struct bufferevent *bev, void *ctx)
{
    printf("called readcb!
");
    struct evbuffer *input, *output;
    char *request_line;
    size_t len;
    input = bufferevent_get_input(bev);//其实就是取出bufferevent中的input
    output = bufferevent_get_output(bev);//其实就是取出bufferevent中的output

    size_t input_len = evbuffer_get_length(input);
    printf("input_len: %d
", input_len);
    size_t output_len = evbuffer_get_length(output);
    printf("output_len: %d
", output_len);

    while(1)
    {
        request_line = evbuffer_readln(input, &len, EVBUFFER_EOL_CRLF);//从evbuffer前面取出一行，用一个新分配的空字符结束
的字符串返回这一行,EVBUFFER_EOL_CRLF表示行尾是一个可选的回车，后随一个换行符
        if(NULL == request_line)
        {
            printf("The first line has not arrived yet.
");
            free(request_line);//之所以要进行free是因为 line = mm_malloc(n_to_copy+1))，在这里进行了malloc
            break;
        }
        else
<span style="white-space: pre;">    </span>{
            printf("Get one line date: %s
", request_line);
            if(strstr(request_line, "over") != NULL)//用于判断是不是一条消息的结束
            {
                char *response = "Response ok! Hello Client!
";
                evbuffer_add(output, response, strlen(response));//Adds data to an event buffer
                printf("服务端接收一条数据完成，回复客户端一条消息: %s
", response);
                free(request_line);
                break;
            }
        }
        free(request_line);
    }

    size_t input_len1 = evbuffer_get_length(input);
    printf("input_len1: %d
", input_len1);
    size_t output_len1 = evbuffer_get_length(output);
    printf("output_len1: %d

", output_len1);
}

void errorcb(struct bufferevent *bev, short error, void *ctx)
{
    if (error & BEV_EVENT_EOF)
    {
        /* connection has been closed, do any clean up here */
        printf("connection closed
");
    }
    else if (error & BEV_EVENT_ERROR)
    {
        /* check errno to see what error occurred */
        printf("some other error
");
    }
    else if (error & BEV_EVENT_TIMEOUT)
    {
        /* must be a timeout event handle, handle it */
        printf("Timed out
");
    }
    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);

        //使用bufferevent_socket_new创建一个struct bufferevent *bev，关联该sockfd，托管给event_base
        ////BEV_OPT_CLOSE_ON_FREE表示释放bufferevent时关闭底层传输端口。这将关闭底层套接字，释放底层bufferevent等。
        bev = bufferevent_socket_new(base, fd, BEV_OPT_CLOSE_ON_FREE);

        //设置读写对应的回调函数
        bufferevent_setcb(bev, readcb, NULL, errorcb, NULL);
//      bufferevent_setwatermark(bev, EV_READ, 0, MAX_LINE);

        //启用读写事件,其实是调用了event_add将相应读写事件加入事件监听队列poll。正如文档所说，如果相应事件不置为true，buf
ferevent是不会读写数据的
        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(8000);

    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));
    }
#endif

    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 argc, char **argv)
{
    setvbuf(stdout, NULL, _IONBF, 0);

    run();
    return 0;
}

编译：gcc -I/usr/include-o test libevent_eventbuffer_server.c -L/usr/local/lib –levent

运行：

服务端：

客户端：

今晚博客暂时写完了，时间比较仓促，错误估计不会少，关于bufferevent很多API都还不是很熟悉，还有libevent 添加事件event_add是非线程安全的，如果使用多线程，需要保证event_add不能出现在多个线程中，以后有时间慢慢研究。

体会：关于源码，还需要好好研究，其实今晚挺郁闷的，弄了半天，没有什么进展，现在自己还有很多疑问，主要是自己太急了，不过3天时间做到基本了解，自己还算满意，下一步有时间多研究下吧。晚安，北京

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