libevent服务端，多线程应用

已于 2022-04-19 15:30:55 修改
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分类专栏： libevent 文章标签： c++
于 2022-04-18 17:57:14 首次发布
本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/c1s2d3n4cs/article/details/124255462
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 下面的方式是创建多个event_base来处理多线程的，主event_base用来处理连接请求，各个子event_base用来处理读写和关闭请求。

另一种方式是，所有的连接、读写、断开操作，都在一个event_base里面，然后当读到数据时，放入到子线程中处理，处理完了后再写，不过此时需要读写加锁，参考下列代码中的client_register_cb(...)

// TestServer.cpp : 此文件包含 "main" 函数。程序执行将在此处开始并结束。
//
#include <string.h>
#include <errno.h>
#include <stdio.h>
#include <signal.h>

#ifdef _WIN32
#include <winsock2.h>
#pragma comment(lib, "ws2_32.lib")
#pragma comment(lib, "event.lib")
#pragma comment(lib, "event_extra.lib")
#pragma comment(lib, "event_core.lib")
#else
#include <unistd.h>
#include <netinet/in.h>
#include <pthread.h>
# ifdef _XOPEN_SOURCE_EXTENDED
#  include <arpa/inet.h>
# endif
#include <sys/socket.h>
#define GetCurrentThreadId() pthread_self()
#endif

#include <event2/bufferevent.h>
#include <event2/buffer.h>
#include <event2/listener.h>
#include <event2/util.h>
#include <event2/event.h>
#include <event2/thread.h>

static const char MESSAGE[] = "Hello, World!\n";

static const int PORT = 9638;

static void listener_cb(struct evconnlistener *, evutil_socket_t,
    struct sockaddr *, int socklen, void *);
static void conn_writecb(struct bufferevent *, void *);
static void conn_readcb(struct bufferevent *, void *);
static void conn_eventcb(struct bufferevent *, short, void *);
static void signal_cb(evutil_socket_t, short, void *);
static void connlistener_errorcb(struct evconnlistener *, void *);

static bool init_client_dispatch();

int main2(int argc, char **argv)
{
    printf("the main thread id: %d\n",GetCurrentThreadId());
    struct event_base *base;
    struct evconnlistener *listener;
    struct event *signal_event;

    //其实 event_base_new(); 内部也是这么实现的
    struct event_config *cfg = event_config_new();
#ifdef WIN32
    WSADATA wsa_data;
    WSAStartup(0x0202, &wsa_data);
    //告诉libEvent使用Windows自己的线程和同步锁，并启用多线程安全
    evthread_use_windows_threads();
    //Windows启用IOCP模式
    event_config_set_flag(cfg, EVENT_BASE_FLAG_STARTUP_IOCP);
    //根据CPU实际数量配置libEvent的CPU数
    SYSTEM_INFO si;
    GetSystemInfo(&si);
    event_config_set_num_cpus_hint(cfg, 2);//si.dwNumberOfProcessors
#else
    //告诉libEvent使用平台自己的线程和同步锁，并启用多线程安全
    evthread_use_pthreads();
#endif
    base = event_base_new_with_config(cfg);
    event_config_free(cfg);
    cfg = NULL;

    if (!base)
    {
        fprintf(stderr, "Could not initialize libevent!\n");
        return 1;
    }

    struct sockaddr_in sin;
    memset(&sin, 0, sizeof(sin));
    sin.sin_family = AF_INET;
    sin.sin_port = htons(PORT);

    //创建服务端的socket，并绑定端口监听，当有客户端连接时，则listener_cb发生回调
    listener = evconnlistener_new_bind(base, listener_cb, (void *)base,
        LEV_OPT_REUSEABLE | LEV_OPT_CLOSE_ON_FREE, -1,
        (struct sockaddr *)&sin, sizeof(sin));

    if (!listener)
    {
        fprintf(stderr, "Could not create a listener!\n");
        goto loop_basefree;
        return 1;
    }

    /*//也可以把ipv6添加到监听中去
    struct sockaddr_in6 sin6;
    memset(&sin6, 0, sizeof(struct sockaddr_in6));
    sin6.sin6_family = AF_INET6;
    sin6.sin6_port = htons(2000);
    evconnlistener *listener6 = evconnlistener_new_bind(base, listener_cb, base,
        LEV_OPT_REUSEABLE | LEV_OPT_CLOSE_ON_FREE, -1,
        (struct sockaddr*)&sin6, sizeof(sin6));
    */

    //设置listen监听错误事件，这个其实没什么用
    evconnlistener_set_error_cb(listener, connlistener_errorcb);
    //创建一个新的事件信号
    signal_event = evsignal_new(base, SIGINT, signal_cb, (void *)base);
    if (!signal_event)
    {
        fprintf(stderr, "Could not create/add a signal event!\n");
        goto loop_listener;
        return 1;
    }
    if (event_add(signal_event, NULL) < 0)
    {
        fprintf(stderr, "Could not create/add a signal event!\n");
        goto loop_signal;
        return 1;
    }

    if (!init_client_dispatch())
    {
        goto loop_signal;
    }

    event_base_dispatch(base); //这里面进入循环了

loop_signal:
    event_free(signal_event);
loop_listener:
    evconnlistener_free(listener);
loop_basefree:
    event_base_free(base);

#ifdef WIN32
    WSACleanup();
#endif
    printf("done\n");
    return 0;
}

#include <thread>
#define CLIENT_THREAD_COUNT 2
struct tagThreadContext
{
    evutil_socket_t fdRead;
    evutil_socket_t fdWrite;
    struct event_base* base;
}g_ThreadContext[CLIENT_THREAD_COUNT];

static void client_event_loop(int idx);
static void client_register_cb(evutil_socket_t, short, void *);
static bool init_client_dispatch()
{
    for (int i = 0; i < CLIENT_THREAD_COUNT; ++i)
    {
        evutil_socket_t fds[2];
#ifdef WIN32
        if (evutil_socketpair(AF_INET, SOCK_STREAM, 0, fds) != 0)
#else
        if (evutil_socketpair(AF_UNIX, SOCK_STREAM, 0, fds) != 0)
#endif
        {
            printf("pipe fail: %s\n", evutil_socket_error_to_string(EVUTIL_SOCKET_ERROR()));
            return false;
        }
        evutil_make_socket_nonblocking(fds[0]);
        evutil_make_socket_nonblocking(fds[1]);
/*#else
        if (pipe(fds) != 0)
        {//管道不能使用send，而是write
            printf("pipe fail: %s\n", evutil_socket_error_to_string(EVUTIL_SOCKET_ERROR()));
            return false;
        }
#endif*/
        g_ThreadContext[i].fdRead = fds[0];
        g_ThreadContext[i].fdWrite = fds[1];
    }
    for (int i = 0; i < CLIENT_THREAD_COUNT; ++i)
    {
        std::thread thd(&client_event_loop,i);
        thd.detach();
    }
    return true;
}

static void client_event_loop(int idx)
{
    printf("the client_event_loop thread id: %d, idx=%d\n", GetCurrentThreadId(), idx);
    struct event_base* base = event_base_new();

    g_ThreadContext[idx].base = base;

    /*EV_PERSIST表示该事件永久有效，这样当没有客户端连接时，这个event_base_loop也不会结束
    */
    struct event* pEvt = event_new(base, g_ThreadContext[idx].fdRead, EV_READ | EV_PERSIST, client_register_cb,(void*)idx);

    event_add(pEvt, NULL);

    event_base_dispatch(base);

    event_free(pEvt);

    event_base_free(base);

    evutil_closesocket(g_ThreadContext[idx].fdRead);
    evutil_closesocket(g_ThreadContext[idx].fdWrite);
}

static void client_register_cb(evutil_socket_t fd, short evt, void * arg)
{
    int idx = (int)arg;
    evutil_socket_t fdConn;
    if (recv(g_ThreadContext[idx].fdRead, (char*)&fdConn, sizeof(fdConn), 0) > 0)
    {
        struct event_base* base = g_ThreadContext[idx].base;
        /*将fd,也就是socket注册到事件循环中，同时启用线程安全操作BEV_OPT_THREADSAFE，
        这样，在别的线程中  bufferevent_read/bufferevent_write/bufferevent_free(bev)将会是线程安全的。
        这样，我们可以把数据处理放到别的线程中执行，读写通知放到这里执行。*/
        struct bufferevent * bev = bufferevent_socket_new(base, fdConn, BEV_OPT_CLOSE_ON_FREE | BEV_OPT_THREADSAFE);
        if (!bev)
        {
            fprintf(stderr, "Error constructing bufferevent!");
            evutil_closesocket(fd);
            //强制结束main里面的event_base_dispatch，这样整个服务端结束
            event_base_loopbreak(base);
            return;
        }

        printf("the client_register_cb thread id: %d, bev=%p\n", GetCurrentThreadId(), bev);

        //设置读写和客户端连接状态的回调函数
        bufferevent_setcb(bev, conn_readcb, conn_writecb, conn_eventcb, (void *)9);

        //设置读写回调是否可用
        bufferevent_enable(bev, EV_WRITE | EV_READ);

        //向客户端写数据
        bufferevent_write(bev, MESSAGE, strlen(MESSAGE));
    }
}


/*
libevent的一些问题记录。
1. 读写时，可能存在最大包字节限制，因为默认为16384字节，下面这2个宏是内部定义的。
#define MAX_SINGLE_READ_DEFAULT 16384
#define MAX_SINGLE_WRITE_DEFAULT 16384
可以通过bufferevent_set_max_single_read(...),bufferevent_set_max_single_write(...)去设置最大值。

evutil_socketpair(...)在Windows上使用可能会被防火墙挡住
在上面的应用例子listener_cb()中，之所以采用定时器的方式去获取，是因为可能Windows的防火墙挡住问题，在linux上可以直接使用pipe或者evutil_socketpair
*/
/**********************************************************************************/
//当一个新的连接到来时，触发该回调被调用
static void listener_cb(struct evconnlistener *listener, evutil_socket_t fd,
    struct sockaddr *sa, int socklen, void *user_data)
{
    /*
    服务器开启多线程时，实际上是只负责监听连接事件，当收到连接时，就会把链接的对象抛给event_base_dispatch()
    所以我们可以看到这个 listener_cb（）实际就是在event_base_dispatch()所在的线程中执行的。
    
    为了把读写操作放到另外的线程中执行，我们必须要重新创建 event_base.
    这里面利用一个非常巧妙的设计，就是在新开启的线程中创建一个event_base，并进入自己的事件循环，然后在这个事件循环中，
    注册增加新连接的socket，在这个新的event_base上监听读写事件。

    看evutil_socketpair的源码，说在Windows上，可能因为防火墙问题导致创建失败，那么可以换一个新的方法，就是在新的event_base上
    注册一个微秒级别的永久定时器，在定时器中去创建并注册这个新的fd，方法就是在
    listener_cb里面，把fd存入到某个位置，定时器去取。
    */
    printf("the listener_cb thread id: %d\n", GetCurrentThreadId());
    int idx = fd % CLIENT_THREAD_COUNT;
    send(g_ThreadContext[idx].fdWrite, (const char*)&fd, sizeof(fd), 0);
    return;
}


//向客户端写完数据后发生的一个回调，通常是调用bufferevent_write后发生了回调。
static void conn_writecb(struct bufferevent *bev, void *user_data)
{
    printf("the conn_writecb thread id: %d, bev=%p\n", GetCurrentThreadId(), bev);
    //user_data值为bufferevent_setcb的最后一个参数
    struct evbuffer *output = bufferevent_get_output(bev);
    if (evbuffer_get_length(output) == 0)
    {
        //printf("flushed answer\n");
    }
}

//当收到客户端发送过来的数据时，该函数发生了回调
static void conn_readcb(struct bufferevent *bev, void *user_data)
{
    printf("the conn_readcb thread id: %d, bev=%p\n", GetCurrentThreadId(), bev);
    struct evbuffer *input = bufferevent_get_input(bev);
    size_t len = evbuffer_get_length(input);
    if (!len)
    {
        puts("接收到的数据个数是0");
        return;
    }
    char data[1025] = "";
    size_t size = 0;
    //从缓冲区中读取接收到的数据
    while (0 != (size = bufferevent_read(bev, data, 1024)))
    {
        printf("data=%s, len=%d\n", data, size);
    }
    const char *wData = "send to client!";
    bufferevent_write(bev, wData, strlen(wData) + 1);

    //主动断开与客户端的连接
    //bufferevent_free(bev);
}

static void conn_eventcb(struct bufferevent *bev, short events, void *user_data)
{
    printf("the conn_eventcb thread id: %d, bev=%p\n", GetCurrentThreadId(), bev);
    if (events & BEV_EVENT_EOF)
    {
        printf("Connection closed.\n");
    }
    else if (events & BEV_EVENT_ERROR)
    {
        printf("Got an error on the connection: %s\n", evutil_socket_error_to_string(EVUTIL_SOCKET_ERROR()));
    }
    // None of the other events can happen here, since we haven't enabled timeouts
    bufferevent_free(bev);
}

static void signal_cb(evutil_socket_t sig, short events, void *user_data)
{
    printf("the signal_cb thread id: %d\n", GetCurrentThreadId());
    struct event_base *base = (struct event_base *)user_data;
    struct timeval delay = { 2, 0 };

    printf("Caught an interrupt signal; exiting cleanly in two seconds.\n");

    event_base_loopexit(base, &delay);
}

static void connlistener_errorcb(struct evconnlistener *listener, void *user_data)
{
    printf("the connlistener_errorcb thread id: %d\n", GetCurrentThreadId());
    struct event_base *base = (struct event_base *)user_data;
}

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