Libevent库源码的剖析

本文深入剖析了Libevent库,一个轻量级、高性能的网络库。Libevent采用事件驱动机制,支持多种I/O多路复用技术,如epoll、poll、select等,并具有跨平台、事件优先级注册等特点。文章详细讲解了Libevent的I/O框架库设计,包括句柄、事件多路分发器、事件处理器和Reactor模式。同时,通过源码分析展示了如何创建事件、添加到事件循环,并探讨了其核心数据结构和设计技巧。

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        Libevent是一个轻量级的开源高性能网络库,使用者众多,研究者更甚,它有几个显著的优点 :                          

(1)事件驱动(event-driven),高性能;(2)轻量级,专注于网络,不如ACE那么臃肿庞大;(3)源代码相当精炼、易读;(4)跨平台,支持Windows、Linux、*BSD和Mac Os;(5)支持多种I/O多路复用技术, epoll、poll、dev/poll、select和kqueue等;(6)支持I/O,定时器和信号等事件;(7)注册事件优先级;

       Libevent已经被广泛的应用,作为底层的网络库;比如memcached、Vomit、Nylon、Netchat等等。

一、I/O框架库概述

      I/O框架库以库函数的形式,封装了较为底层的系统调用,给应用程序提供了一组便于使用的接口,它们更合理、高效和健壮,经受住了真是网络环境下的高压测试,以及事件的考验。各种I/O库实现原理基本相似,Reactor、Proactor或同时以两种模式实现。举例,基于Reactor模式的I/O框架库包括如下组件,组件关系如图1,图2总结了I/O框架库的工作时序。


1.句柄(Handle)

      I/O事件要处理的对象:I/O事件、信号和定时事件,统一称为事件源。一个事件源通常和一个句柄绑定在一起。句柄作用:当内核假案测到就绪事件时,将通过句柄通知应用程序。在Linux环境下,I/O事件对应的句柄是文件描述符,信号事件对应的句柄就是信号值。

2.事件多路分发器(EventDemultiplexer)

      循环事件:由于事件的到来的随机性、异步性,所以程序需要循环等待并处理事件。在事件循环中,等待事件一般使用I/O复用技术复用技术来实现。事件多路分发器:I/O框架库一般将系统支持的各种I/O复用调用封装成的统一的接口。事件多路分发器的demultiplex方法是等待事件的核心函数,其内部调用的是select、poll、epoll_wait等函数。事件多路分发器还需要实现register_event和remove_event方法,供调用者往事件多路分发器中添加和删除事件。

3.事件处理器和具体事件处理器(EventHandler & ConcreteEventHandler)

       事件处理器执

libevent是一个事件触发的网络,适用于windows、linux、bsd等多种平台,内部使用select、epoll、kqueue等系统调用管理事件机制。著名分布式缓存软件memcached也是libevent based,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。 编辑本段 详细   编译代码,编译脚本会判断OS支持哪种类型的事件机制(select、epoll或kqueue),然后条件编译相应代码,供上层使用的接口仍然是保持统一的(否则也不能所谓的跨平台了)。在linux redhat as 4 u 2 上编译相当容易,configure以后make,make install就可以了,windows上编译似乎有点小麻烦,不过稍微改点东西也就通过了。   从代码中看,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,在定时器的实现上使用了RB tree的数据结构,以达到高效查找、排序、删除定时器的目的,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。   跟网络无关的,libevent也有一些缓冲区管理的函数,而且是c风格的函数,实用性不是太大。libevent没有提供缓存的函数。   虽然libevent实用上的价值不大,但它提供的接口形式还是不错的,实现类似的lib的时候仍然是可以参考的。   Libevent定时器的数据结构自version 1.4起已由红黑树改为最小堆(Min Heap),以提高效率;网络IO和信号的数据结构采用了双向链表(TAILQ)。在实现上主要有3种链表: EVLIST_INSERTED, EVLIST_ACTIVE, EVLIST_TIMEOUT,一个ev在这3种链表之间被插入或删除,处于EVLIST_ACTIVE链表中的ev最后将会被调度执行。   Libevent提供了DNS,HTTP Server,RPC等组件,HTTP Server可以说是Libevent的经典应用。从http.c可看到Libevent的很多标准写法。写非阻塞式的HTTP Server很容易将socket处理与HTTP协议处理纠缠在一起,Libevent在这点上似乎也有值得推敲的地方。
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