Libevent 事件状态

Libevent 有 4 种事件状态，分别是：已初始化（initialized）、待决（pending）、激活（active）、持久的（persistent），这 4 种状态的转换关系如下图所示：

下面比照上图，对这 4 种状态进行说明：

• 已初始化（initialized）：此状态对应图中的 non-pending 状态，表示事件已经新建完成，但是还未添加到 Libevent 队列中。有 4 条路径可以让事件跳转到此状态：

  • 调用 event_new 函数，返回一个事件对象，或调用 event_assign 赋值一个事件对象。这两个函数本质是一样的，一个是返回事件对象，一个是作为参数传递事件对象，一般第一种用的多。这两个函数在 Libevent 中的定义如下

    struct event *event_new(
        struct event_base *, evutil_socket_t, short, event_callback_fn, void *);
    
    int event_assign(struct event *, 
        struct event_base *, evutil_socket_t, short, event_callback_fn, void *);
    
    // 回调函数指针定义
    typedef void (*event_callback_fn)(evutil_socket_t, short, void *);
    

  • pinding 状态的事件调用 event_del 函数后，也会返回到此状态；

  • active 状态的事件调用完成（即执行完事件回调函数），若没有定义持久化，也会返回到此状态。

• 待决（pending）：此状态表示事件已经位于 Libevent 队列中，可以随时准备执行。有 4 条路径可以让事件跳转到此状态：

  • 调用 event_add 之后，事件进入到此状态；
  • active 状态的事件调用完成（即执行完事件回调函数），若定义为持久化，也会返回到此状态。

• 激活（active）：此状态表示事件正在执行中，也包括超时事件。这是由 Libevent 进行调度的，用户也可以手动调用 event_active 函数让事件转为此状态。

• 持久的（persistent）：严格来讲，这应该是一个事件表示，这个标识非常重要，会让事件跳转到不同的状态，所以单独进行说明。从图中可以看出：

  • 若设置为持久化，事件完成后状态会由 active 变为 pending ，可仍由 Libevent 调用，不用做其他操作；
  • 若未设置，则表示事件完成后状态会由 active 变为 non-pending ，即初始化状态，此时需要再次调用 event_add 函数，将事件变为 pending 状态，事件才会再次被执行。

Libevent 事件的状态与操作系统进程的状态类似，可以用于类比，如下图所示

Libevent 事件处理

本章详细描述 Libevent 事件处理的 API。

event_new 函数

功能：创建一个事件，将事件设置为 non-pending 状态。函数定义如下：

struct event *event_new(
    struct event_base *base, 			// Libevent上下文
    evutil_socket_t fd, 				// 监听的文件描述符
    short what, 						// 事件标志
    event_callback_fn cb, void *arg);	// 事件回调函数和参数

• struct event_base *base Libevent 上下文；

• evutil_socket_t fd 监听的文件描述符；

• short what 事件标志，定义与头文件 event2/event.h ，主要事件标志有：

  • EV_TIMEOUT 超时，默认是忽略的，一般不用，直接设置超时时间即可；
  • EV_READ 读事件；
  • EV_WRITE 写事件；
  • EV_SIGNAL 信号事件；
  • EV_PERSIST 持久化事件；
  • EV_ET 边沿触发，只有在事件变化时才触发，需要底层支持，一般在 epoll 中使用。Libevent 2.0 以上支持，与 EV_READ 和 EV_WRITE 配合使用，如：EV_READ | EV_PERSIST, EV_READ | EV_ET 。

• event_callback_fn cb 事件回调函数

  typedef void (*event_callback_fn)(evutil_socket_t fd, short what, void *arg);
  

  • evutil_socket_t fd 发生事件的文件描述符，这里不限于 socket，也可以是文件描述符，定义如下：

    #ifdef _WIN32
    #define evutil_socket_t intptr_t
    #else
    #define evutil_socket_t int
    #endif
    

  • short what 事件标志，定义如上；

  • void *arg 传递的参数，即 event_new 中的最后一个参数。

• void *arg 传递给回调函数的参数。

event_add 函数

功能：将事件添加到 Libevent 中，事件会变为 pending 状态。若是定时器事件，会添加到优先级队列（小根堆实现）中。函数定义如下

int event_add(struct event *ev, const struct timeval *timeout);

• struct event *ev event_new 创建的事件；

• struct timeval *timeout 超时时间，不超时传递 NULL。timeval 中有两个字段，分别表示秒和微秒。定义如下：

  struct timeval {
      long    tv_sec;         /* seconds */
      long    tv_usec;        /* and microseconds */
  };
  

event_add 函数源码

int event_add(struct event *ev, const struct timeval *tv)
{
	int res;

	if (EVUTIL_FAILURE_CHECK(!ev->ev_base)) {
		event_warnx("%s: event has no event_base set.", __func__);
		return -1;
	}

	EVBASE_ACQUIRE_LOCK(ev->ev_base, th_base_lock);
	res = event_add_nolock_(ev, tv, 0);
	EVBASE_RELEASE_LOCK(ev->ev_base, th_base_lock);

	return (res);
}

通过代码可知，主要实现位于函数 event_add_nolock_ 中，此函数比较长，核心就是根据事件标志对不同事件（IO 事件、信号事件和超时事件）进行处理。默认情况有加锁操作 EVBASE_ACQUIRE_LOCK / EVBASE_RELEASE_LOCK，若是单线程调用，可以配置为不加锁，即在 config 中设置 EVENT_BASE_FLAG_NOLOCK ，这样效率会更高一些。

event_del 函数

功能：将事件从 Libevent 中删除，事件会变为 non-pending 状态。函数定义如下

int event_del(struct event *ev);

• struct event *ev event_new 创建的事件。

注意：如果当前事件不是处于 pending 或 active 状态，则没有影响。

event_free 函数

功能：释放事件资源，事件变为未初始化状态。函数定义如下

void event_free(struct event *ev);

• struct event *ev event_new 创建的事件。

注意：调用此函数后，事件不再可用，此时 ev 变为野指针，类似与调用 C 的 free 函数。

下面是 Libevent 实现的一个回显服务器的示例，即收到客户端的数据后返回 OK。都是采用最基础的函数实现的，在 Windows/Linux 上都可以运行：

// desc: libevent demo simple server

#include <iostream>
#include <string.h>
#include <errno.h>
#ifndef _WIN32
#include <signal.h>
#endif // !_WIN32

#include "event.h"

#define SERVER_PORT 8000

// 客户端数据读取事件
void client_cb(evutil_socket_t s, short what, void *arg)
{
    // 水平触发LT：只要有数据没有处理，就会一直触发
    // 边沿触发ET：只处理一次，不管数据是否处理完
    event *ev = (event*)arg;

    // 判断超时
    if (what & EV_TIMEOUT) {
        // 需要清理event
        std::cout << "timeout" << std::endl;
        event_free(ev);
        evutil_closesocket(s);
        return;
    }

    // 这是是为了测试，每次只读取4个数据，实际使用中不会这样用的
    char buf[5] = { 0 };
    int len = recv(s, buf, sizeof(buf) - 1, 0);
    if (len > 0) {
        std::cout << buf << std::endl;
        send(s, "OK", 2, 0);
    }
    else {
        // 需要清理event
        std::cout << "event_free" << std::endl;
        event_free(ev);
        evutil_closesocket(s);
    }
}

// 接收连接的回调函数
void listen_cb(evutil_socket_t s, short what, void *arg)
{
    std::cout << "listen_cb" << std::endl;

    // 读取连接信息
    sockaddr_in sin;
    socklen_t len = sizeof(sin);
    evutil_socket_t client = accept(s, (sockaddr*)&sin, &len);

    char ip[16] = { 0 };
    evutil_inet_ntop(AF_INET, &sin.sin_addr, ip, sizeof(ip) - 1);
    std::cout << "client ip: " << ip << ":" << ntohs(sin.sin_port) << std::endl;

    // 客户端数据读取事件
    event_base *base = (event_base*)arg;
    // 水平触发
    //event* ev = event_new(base, client, EV_READ | EV_PERSIST, client_cb, event_self_cbarg());
    // 边沿触发，Windows上无效
    event* ev = event_new(base, client, EV_READ | EV_PERSIST | EV_ET, client_cb, event_self_cbarg());
    timeval tv = { 10, 0 };  // 10秒超时
    event_add(ev, &tv);
}

int main(int argc, char* argv[])
{
#ifdef _WIN32
    // 初始化socket库
    WSADATA wsa;
    WSAStartup(MAKEWORD(2, 2), &wsa);
#else
    // 忽略管道信号，因为发送数据给已关闭的socket会生成SIGPIPE信号，导致进程退出
    if (signal(SIGPIPE, SIG_IGN) == SIG_ERR)
        return -1;
#endif

    std::cout << "libevent echo server test" << std::endl;
    // 创建libevent上下文
    event_base *base = event_base_new();
    if (!base) {
        std::cout << "event_base_new failed" << std::endl;
        return -1;
    }
    std::cout << "event_base_new success" << std::endl;

    // 创建 socket
    evutil_socket_t sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    if (sock <= 0) {
        std::cout << "create socket error: " << strerror(errno) << std::endl;
        return -1;
    }

    // 设置非阻塞和地址复用
    evutil_make_socket_nonblocking(sock);
    evutil_make_listen_socket_reuseable(sock);

    // 绑定IP和端口
    struct sockaddr_in sin;
    memset(&sin, 0, sizeof(sin));
    sin.sin_family = AF_INET;
    sin.sin_port = htons(SERVER_PORT);
    int ret = ::bind(sock, (sockaddr*)&sin, sizeof(sin));
    if (ret != 0) {
        std::cout << "bind socket error: " << strerror(errno) << std::endl;
        return -1;
    }

    // 开始监听，建立10个连接的缓存
    listen(sock, 10);

    // 创建监听事件，并添加到libevent中
    event* ev = event_new(base, sock, EV_READ | EV_PERSIST, listen_cb, base);
    event_add(ev, 0);

    // 事件分发处理
    event_base_dispatch(base);

    // 释放资源
    if (ev) event_free(ev);
    event_base_free(base);

#ifdef _WIN32
    WSACleanup();
#endif

    return 0;
}

特别说明，上面的代码为了测试，加了很多功能，比如故意将接收缓冲区设置的很小，是为了测试边沿触发。还有，10s 内未收到数据，则服务端自动断开连接，实际使用过程中不用这样处理。

最后

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