Libevent源码分析-----bufferevent工作流程探究

xiaoxiao2021-02-28  115

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        和之前的《Libevent工作流程探究》一样,这里也是用一个例子来探究bufferevent的工作流程。具体的例子可以参考《Libevent使用例子,从简单到复杂》,这里就不列出了。其实要做的例子也就是bufferevent_socket_new、bufferevent_setcb、bufferevent_enable这几个函数。

        因为本文会用到《 Libevent工作流程探究》中提到的说法,比如将一个event插入到event_base中。所以读者最好先读一下那篇博文。此外,因为bufferevent结构体本身会使用evbuffer结构体和还会调用相应的一些操作,所以读者还应该先阅读《 evbuffer结构与基本操作》和《 更多evbuffer操作函数》。

bufferevent结构体:

        bufferevent其实也就是在event_base的基础上再进行一层封装,其本质还是离不开event和event_base,从bufferevent的结构体就可以看到这一点。

        bufferevent结构体中有两个event,分别用来监听同一个fd的可读事件和可写事件。为什么不用一个event同时监听可读和可写呢?这是因为监听可写是困难的,下面会说到原因。读者也可以自问一下,自己之前有没有试过用最原始的event监听一个fd的可写。

        由于socket 是全双工的,所以在bufferevent结构体中,也有两个evbuffer成员,分别是读缓冲区和写缓冲区。 bufferevent结构体定义如下:

[cpp] view plain copy //bufferevent_struct.h文件  struct bufferevent {      struct event_base *ev_base;            //操作结构体,成员有一些函数指针。类似struct eventop结构体      const struct bufferevent_ops *be_ops;        struct event ev_read;//读事件event      struct event ev_write;//写事件event        struct evbuffer *input;//读缓冲区        struct evbuffer *output; //写缓冲区        struct event_watermark wm_read;//读水位      struct event_watermark wm_write;//写水位              bufferevent_data_cb readcb;//可读时的回调函数指针      bufferevent_data_cb writecb;//可写时的回调函数指针      bufferevent_event_cb errorcb;//错误发生时的回调函数指针      void *cbarg;//回调函数的参数        struct timeval timeout_read;//读事件event的超时值      struct timeval timeout_write;//写事件event的超时值        /** Events that are currently enabled: currently EV_READ and EV_WRITE         are supported. */      short enabled;  };  

 

        如果看过Libevent的参考手册的话,应该还会知道bufferevent除了用于socket外,还可以用于socketpair 和 filter。如果用面向对象的思维,应从这个三个应用中抽出相同的部分作为父类,然后派生出三个子类。

        Libevent虽然是用C语言写的,不过它还是提取出一些公共部分,然后定义一个bufferevent_private结构体,用于保存这些公共部分成员。从集合的角度来说,bufferevent_private应该是bufferevent的一个子集,即一部分。但在Libevent中,bufferevent确实bufferevent_private的一个成员。下面是bufferevent_private结构体。

[cpp] view plain copy //bufferevent-internal.h文件  struct bufferevent_private {      struct bufferevent bev;        //设置input evbuffer的高水位时,需要一个evbuffer回调函数配合工作      struct evbuffer_cb_entry *read_watermarks_cb;        /** If set, we should free the lock when we free the bufferevent. */      //锁是Libevent自动分配的,还是用户分配的      unsigned own_lock : 1;        ...        //这个socket是否处理正在连接服务器状态      unsigned connecting : 1;      //标志连接被拒绝      unsigned connection_refused : 1;        //标志是什么原因把 读 挂起来      bufferevent_suspend_flags read_suspended;          //标志是什么原因把 写 挂起来      bufferevent_suspend_flags write_suspended;        enum bufferevent_options options;          int refcnt;// bufferevent的引用计数        //锁变量      void *lock;  };  

新建一个bufferevent:

        函数bufferevent_socket_new可以完成这个工作。

[cpp] view plain copy //bufferevent-internal.h文件  struct bufferevent_ops {      const char *type;//类型名称        off_t mem_offset;//成员bev的偏移量        //启动。将event加入到event_base中      int (*enable)(struct bufferevent *, short);        //关闭。将event从event_base中删除      int (*disable)(struct bufferevent *, short);      //销毁      void (*destruct)(struct bufferevent *);      //调整event的超时值      int (*adj_timeouts)(struct bufferevent *);      /** Called to flush data. */      int (*flush)(struct bufferevent *, shortenum bufferevent_flush_mode);      //获取成员的值。具体看实现      int (*ctrl)(struct bufferevent *, enum bufferevent_ctrl_op, union bufferevent_ctrl_data *);  };      //bufferevent_sock.c文件  const struct bufferevent_ops bufferevent_ops_socket = {      "socket",      evutil_offsetof(struct bufferevent_private, bev),      be_socket_enable,      be_socket_disable,      be_socket_destruct,      be_socket_adj_timeouts,      be_socket_flush,      be_socket_ctrl,  };    //由于有几个不同类型的bufferevent,而且它们的enable、disable等操作是不同的。所以  //需要的一些函数指针指明某个类型的bufferevent应该使用哪些操作函数。结构体bufferevent_ops_socket  //就应运而生。对于socket,其操作函数如上。    //bufferevent_sock.c文件  struct bufferevent *  bufferevent_socket_new(struct event_base *base, evutil_socket_t fd,      int options)  {      struct bufferevent_private *bufev_p;      struct bufferevent *bufev;        ...//win32        //结构体内存清零,所有成员都为0      if ((bufev_p = mm_calloc(1, sizeof(struct bufferevent_private)))== NULL)          return NULL;        //如果options中需要线程安全,那么就会申请锁      //会新建一个输入和输出缓存区      if (bufferevent_init_common(bufev_p, base, &bufferevent_ops_socket,                      options) < 0) {          mm_free(bufev_p);          return NULL;      }      bufev = &bufev_p->bev;      //设置将evbuffer的数据向fd传      evbuffer_set_flags(bufev->output, EVBUFFER_FLAG_DRAINS_TO_FD);        //将fd与event相关联。同一个fd关联两个event      event_assign(&bufev->ev_read, bufev->ev_base, fd,          EV_READ|EV_PERSIST, bufferevent_readcb, bufev);      event_assign(&bufev->ev_write, bufev->ev_base, fd,          EV_WRITE|EV_PERSIST, bufferevent_writecb, bufev);        //设置evbuffer的回调函数,使得外界给写缓冲区添加数据时,能触发      //写操作,这个回调对于写事件的监听是很重要的      evbuffer_add_cb(bufev->output, bufferevent_socket_outbuf_cb, bufev);        //冻结读缓冲区的尾部,未解冻之前不能往读缓冲区追加数据      //也就是说不能从socket fd中读取数据      evbuffer_freeze(bufev->input, 0);        //冻结写缓冲区的头部,未解冻之前不能把写缓冲区的头部数据删除      //也就是说不能把数据写到socket fd      evbuffer_freeze(bufev->output, 1);        return bufev;  }           留意函数里面的evbuffer_add_cb调用,后面会说到。

        函数在最后面会冻结两个缓冲区。其实,虽然这里冻结了,但实际上Libevent在读数据或者写数据之前会解冻的读完或者写完数据后,又会马上冻结。这主要防止数据被意外修改。用户一般不会直接调用evbuffer_freeze或者evbuffer_unfreeze函数。一切的冻结和解冻操作都由Libevent内部完成。还有一点要注意,因为这里只是把写缓冲区的头部冻结了。所以还是可以往写缓冲区的尾部追加数据。同样,此时也是可以从读缓冲区读取数据。这个是必须的。因为在Libevent内部不解冻的时候,用户需要从读缓冲区中获取数据(这相当于从socket fd中读取数据),用户也需要把数据写到写缓冲区中(这相当于把数据写入到socket fd中)。

        在bufferevent_socket_new函数里面会调用函数bufferevent_init_common完成公有部分的初始化。

[cpp] view plain copy //bufferevent.c文件  int  bufferevent_init_common(struct bufferevent_private *bufev_private,      struct event_base *base,      const struct bufferevent_ops *ops,      enum bufferevent_options options)  {      struct bufferevent *bufev = &bufev_private->bev;        //分配输入缓冲区      if (!bufev->input) {          if ((bufev->input = evbuffer_new()) == NULL)              return -1;      }        //分配输出缓冲区      if (!bufev->output) {          if ((bufev->output = evbuffer_new()) == NULL) {              evbuffer_free(bufev->input);              return -1;          }      }        bufev_private->refcnt = 1;//引用次数为1      bufev->ev_base = base;        /* Disable timeouts. */      //默认情况下,读和写event都是不支持超时的      evutil_timerclear(&bufev->timeout_read);      evutil_timerclear(&bufev->timeout_write);        bufev->be_ops = ops;        /*      * Set to EV_WRITE so that using bufferevent_write is going to      * trigger a callback.  Reading needs to be explicitly enabled      * because otherwise no data will be available.      */       //可写是默认支持的      bufev->enabled = EV_WRITE;    #ifndef _EVENT_DISABLE_THREAD_SUPPORT      if (options & BEV_OPT_THREADSAFE) {          //申请锁。          if (bufferevent_enable_locking(bufev, NULL) < 0) {              /* cleanup */              evbuffer_free(bufev->input);              evbuffer_free(bufev->output);              bufev->input = NULL;              bufev->output = NULL;              return -1;          }      }  #endif      ...//延迟调用的初始化,一般不需要用到        bufev_private->options = options;        //将evbuffer和bufferevent相关联      evbuffer_set_parent(bufev->input, bufev);      evbuffer_set_parent(bufev->output, bufev);        return 0;  }  

        代码中可以看到,默认是enable  EV_WRITE的。

设置回调函数:

        函数bufferevent_setcb完成这个工作。该函数相当简单,也就是进行一些赋值操作。

[cpp] view plain copy //bufferevent.c文件  void  bufferevent_setcb(struct bufferevent *bufev,      bufferevent_data_cb readcb, bufferevent_data_cb writecb,      bufferevent_event_cb eventcb, void *cbarg)  {      //bufferevent结构体内部有一个锁变量      BEV_LOCK(bufev);        bufev->readcb = readcb;      bufev->writecb = writecb;      bufev->errorcb = eventcb;        bufev->cbarg = cbarg;      BEV_UNLOCK(bufev);  }  

        如果不想设置某个操作的回调函数,直接设置为NULL即可。

令bufferevent可以工作:

        相信读者也知道,即使调用了bufferevent_socket_new和bufferevent_setcb,这个bufferevent还是不能工作,必须调用bufferevent_enable。为什么会这样的呢?

        如果看过之前的那些博文,相信读者知道,一个event能够工作,不仅仅需要new出来,还要调用event_add函数,把这个event添加到event_base中。在本文前面的代码中,并没有看到event_add函数的调用。所以还需要调用一个函数,把event添加到event_base中。函数bufferevent_enable就是完成这个工作的。

[cpp] view plain copy //bufferevent.c文件  int  bufferevent_enable(struct bufferevent *bufev, short event)  {      struct bufferevent_private *bufev_private =          EVUTIL_UPCAST(bufev, struct bufferevent_private, bev);      short impl_events = event;      int r = 0;        //增加引用并加锁      //增加引用是为了防止其他线程调用bufferevent_free,释放了bufferevent      _bufferevent_incref_and_lock(bufev);        //挂起了读,此时不能监听读事件      if (bufev_private->read_suspended)          impl_events &= ~EV_READ;        //挂起了写,此时不能监听写事情      if (bufev_private->write_suspended)          impl_events &= ~EV_WRITE;        bufev->enabled |= event;        //调用对应类型的enbale函数。因为不同类型的bufferevent有不同的enable函数      if (impl_events && bufev->be_ops->enable(bufev, impl_events) < 0)          r = -1;        //减少引用并解锁      _bufferevent_decref_and_unlock(bufev);      return r;  }  

        上面代码可以看到,最终会调用对应bufferevent类型的enable函数,对于socket bufferevent,其enable函数是be_socket_enable,代码如下:

[cpp] view plain copy //bufferevent.c文件  int  _bufferevent_add_event(struct event *ev, const struct timeval *tv)  {      if (tv->tv_sec == 0 && tv->tv_usec == 0)          return event_add(ev, NULL);      else          return event_add(ev, tv);  }      //bufferevent_sock.c文件  #define be_socket_add(ev, t)            \      _bufferevent_add_event((ev), (t))      static int  be_socket_enable(struct bufferevent *bufev, short event)  {      if (event & EV_READ) {          if (be_socket_add(&bufev->ev_read,&bufev->timeout_read) == -1)              return -1;      }      if (event & EV_WRITE) {          if (be_socket_add(&bufev->ev_write,&bufev->timeout_write) == -1)              return -1;      }      return 0;  }  

        如果读者熟悉Libevent的超时事件,那么可以知道Libevent是在event_add函数里面确定一个event的超时的。上面代码也展示了这一点,如果读或者写event设置了超时(即其超时值不为0),那么就会作为参数传给event_add函数。如果读者不熟悉的Libevent的超时事件的话,可以参考《超时event的处理》。

        用户可以调用函数bufferevent_set_timeouts,设置读或者写事件的超时。代码如下:

[cpp] view plain copy //bufferevent.c文件  int  bufferevent_set_timeouts(struct bufferevent *bufev,               const struct timeval *tv_read,               const struct timeval *tv_write)  {      int r = 0;      BEV_LOCK(bufev);      if (tv_read) {          bufev->timeout_read = *tv_read;      } else {          evutil_timerclear(&bufev->timeout_read);      }      if (tv_write) {          bufev->timeout_write = *tv_write;      } else {          evutil_timerclear(&bufev->timeout_write);      }        if (bufev->be_ops->adj_timeouts)          r = bufev->be_ops->adj_timeouts(bufev);      BEV_UNLOCK(bufev);        return r;  }      //bufferevent_sock.c文件  static int  be_socket_adj_timeouts(struct bufferevent *bufev)  {      int r = 0;      //用户监听了读事件      if (event_pending(&bufev->ev_read, EV_READ, NULL))          if (be_socket_add(&bufev->ev_read, &bufev->timeout_read) < 0)              r = -1;        //用户监听了写事件      if (event_pending(&bufev->ev_write, EV_WRITE, NULL)) {          if (be_socket_add(&bufev->ev_write, &bufev->timeout_write) < 0)              r = -1;      }      return r;  }  

        从上面代码可以看到:用户不仅仅可以设置超时值,还可以修改超时值,也是通过这个函数进行修的。当然也是可以删除超时的,直接把超时参数设置成NULL即可。

 

        至此,已经完成了bufferevent的初始化工作,只需调用event_base_dispatch函数,启动发动机就可以工作了。

处理读事件:

        接下来的任务:底层的socket fd接收数据后,bufferevent是怎么工作的。

 

读事件的水位:

        在讲解读事件之前,先来看一下水位问题,函数bufferevent_setwatermark可以设置读和写的水位。这里只讲解读事件的水位。

        水位有两个:低水位和高水位。

        低水位比较容易懂,就是当可读的数据量到达这个低水位后,才会调用用户设置的回调函数。比如用户想每次读取100字节,那么就可以把低水位设置为100。当可读数据的字节数小于100时,即使有数据都不会打扰用户(即不会调用用户设置的回调函数)。可读数据大于等于100字节后,才会调用用户的回调函数。

        高水位是什么呢?其实,这和用户的回调函数没有关系。它的意义是:把读事件的evbuffer的数据量限制在高水位之下。比如,用户认为读缓冲区不能太大(太大的话,链表会很长)。那么用户就会设置读事件的高水位。当读缓冲区的数据量达到这个高水位后,即使socket fd还有数据没有读,也不会读进这个读缓冲区里面。一句话说,就是控制evbuffer的大小。

        虽然控制了evbuffer的大小,但socket fd可能还有数据。有数据就会触发可读事件,但处理可读的时候,又会发现设置了高水位,不能读取数据evbuffer。socket fd的数据没有被读完,又触发……。这个貌似是一个死循环。实际上是不会出现这个死循环的,因为Libevent发现evbuffer的数据量到达高水位后,就会把可读事件给挂起来,让它不能再触发了。Libevent使用函数bufferevent_wm_suspend_read把监听读事件的event挂起来。下面看一下Libevent是怎么把一个event挂起来的。

[cpp] view plain copy //bufferevent-internal.h文件  #define bufferevent_wm_suspend_read(b) \      bufferevent_suspend_read((b), BEV_SUSPEND_WM)      //bufferevent.c文件  void  bufferevent_suspend_read(struct bufferevent *bufev, bufferevent_suspend_flags what)  {      struct bufferevent_private *bufev_private =          EVUTIL_UPCAST(bufev, struct bufferevent_private, bev);      BEV_LOCK(bufev);      if (!bufev_private->read_suspended)//不能挂多次          bufev->be_ops->disable(bufev, EV_READ);//实际调用be_socket_disable函数      bufev_private->read_suspended |= what;//因何而被挂起      BEV_UNLOCK(bufev);  }      //bufferevent_sock.c文件  static int  be_socket_disable(struct bufferevent *bufev, short event)  {      struct bufferevent_private *bufev_p =          EVUTIL_UPCAST(bufev, struct bufferevent_private, bev);      if (event & EV_READ) {          if (event_del(&bufev->ev_read) == -1)              return -1;      }      /* Don't actually disable the write if we are trying to connect. */      if ((event & EV_WRITE) && ! bufev_p->connecting) {          if (event_del(&bufev->ev_write) == -1)//删掉这个event              return -1;      }      return 0;  }  

        居然是直接删除这个监听读事件的event,真的是挂了!!!

        看来不能随便设置高水位,因为它会暂停读。如果只想设置低水位而不想设置高水位,那么在调用bufferevent_setwatermark函数时,高水位的参数设为0即可。

        那么什么时候取消挂起,让bufferevent可以继续读socket 数据呢?从高水位的意义来说,当然是当evbuffer里面的数据量小于高水位时,就能再次读取socket数据了。现在来看一下Libevent是怎么恢复读的。看一下设置水位的函数bufferevent_setwatermark吧,它进行了一些为高水位埋下了一个回调函数。对,就是evbuffer的回调函数。前一篇博文说到,当evbuffer里面的数据添加或者删除时,是会触发一些回调函数的。当用户移除evbuffer的一些数据量时,Libevent就会检查这个evbuffer的数据量是否小于高水位,如果小于的话,那么就恢复 读事件。

        不说这么多了,上代码。

[cpp] view plain copy //bufferevent.c文件  void  bufferevent_setwatermark(struct bufferevent *bufev, short events,      size_t lowmark, size_t highmark)  {      struct bufferevent_private *bufev_private =          EVUTIL_UPCAST(bufev, struct bufferevent_private, bev);        BEV_LOCK(bufev);        if (events & EV_READ) {          bufev->wm_read.low = lowmark;          bufev->wm_read.high = highmark;            if (highmark) {//高水位              /* There is now a new high-water mark for read.                enable the callback if needed, and see if we should                suspend/bufferevent_wm_unsuspend. */                //还没设置高水位的回调函数              if (bufev_private->read_watermarks_cb == NULL) {                  bufev_private->read_watermarks_cb =                      evbuffer_add_cb(bufev->input,                              bufferevent_inbuf_wm_cb,                              bufev);//添加回调函数              }              evbuffer_cb_set_flags(bufev->input,                        bufev_private->read_watermarks_cb,                        EVBUFFER_CB_ENABLED|EVBUFFER_CB_NODEFER);                //设置(修改)高水位时,evbuffer的数据量已经超过了水位值              //可能是把之前的高水位调高或者调低              //挂起操作和取消挂起操作都是幂等的(即多次挂起的作用等同于挂起一次)              if (evbuffer_get_length(bufev->input) > highmark)                  bufferevent_wm_suspend_read(bufev);              else if (evbuffer_get_length(bufev->input) < highmark)//调低了                  bufferevent_wm_unsuspend_read(bufev);          } else {              //高水位值等于0,那么就要取消挂起 读事件              //取消挂起操作是幂等的              /* There is now no high-water mark for read. */              if (bufev_private->read_watermarks_cb)                  evbuffer_cb_clear_flags(bufev->input,                      bufev_private->read_watermarks_cb,                      EVBUFFER_CB_ENABLED);              bufferevent_wm_unsuspend_read(bufev);          }      }      BEV_UNLOCK(bufev);  }  

        这个函数,不仅仅为高水位设置回调函数,还会检查当前evbuffer的数据量是否超过了高水位。因为这个设置水位函数可能是在bufferevent工作一段时间后才添加的,所以evbuffer是有可能已经有数据的了,因此需要检查。如果超过了水位值,那么就需要挂起读。当然也存在另外一种可能:用户之前设置过了一个比较大的高水位,挂起了读。现在发现错了,就把高水位调低一点,此时就需要恢复读。

        现在假设用户移除了一些evbuffer的数据,进而触发了evbuffer的回调函数,当然也就调用了函数bufferevent_inbuf_wm_cb。下面看一下这个函数是怎么恢复读的。

[cpp] view plain copy //bufferevent.c文件  static void  bufferevent_inbuf_wm_cb(struct evbuffer *buf,      const struct evbuffer_cb_info *cbinfo,      void *arg)  {      struct bufferevent *bufev = arg;      size_t size;        size = evbuffer_get_length(buf);        if (size >= bufev->wm_read.high)          bufferevent_wm_suspend_read(bufev);      else          bufferevent_wm_unsuspend_read(bufev);  }    //bufferevent-internal.h文件  #define bufferevent_wm_unsuspend_read(b) \      bufferevent_unsuspend_read((b), BEV_SUSPEND_WM)    //bufferevent.c文件  void  bufferevent_unsuspend_read(struct bufferevent *bufev, bufferevent_suspend_flags what)  {      struct bufferevent_private *bufev_private =          EVUTIL_UPCAST(bufev, struct bufferevent_private, bev);        BEV_LOCK(bufev);      bufev_private->read_suspended &= ~what;      if (!bufev_private->read_suspended && (bufev->enabled & EV_READ))          bufev->be_ops->enable(bufev, EV_READ);//重新把event插入到event_base中      BEV_UNLOCK(bufev);  }  

        因为用户可以手动为这个evbuffer添加数据,此时也会调用bufferevent_inbuf_wm_cb函数。此时就要检查evbuffer的数据量是否已经超过高水位了,而不能仅仅检查是否低于高水位。

 

        高水位导致读的挂起和之后读的恢复,一切工作都是由Libevent内部完成的,用户不用做任何工作。

从socket中读取数据:

        从前面的一系列博文可以知道,如果一个socket可读了,那么监听可读事件的event的回调函数就会被调用。这个回调函数是在bufferevent_socket_new函数中被Libevent内部设置的,设置为bufferevent_readcb函数,用户并不知情。

        当socket有数据可读时,Libevent就会监听到,然后调用bufferevent_readcb函数处理。该函数会调用evbuffer_read函数,把数据从socket fd中读取到evbuffer中。然后再调用用户在bufferevent_setcb函数中设置的读事件回调函数。所以,当用户的读事件回调函数被调用时,数据已经在evbuffer中了,用户拿来就用,无需调用read这类会阻塞的函数。

        下面看一下bufferevent_readcb函数的具体实现。 [cpp] view plain copy static void  bufferevent_readcb(evutil_socket_t fd, short event, void *arg)  {      struct bufferevent *bufev = arg;      struct bufferevent_private *bufev_p =          EVUTIL_UPCAST(bufev, struct bufferevent_private, bev);      struct evbuffer *input;      int res = 0;      short what = BEV_EVENT_READING;      ev_ssize_t howmuch = -1, readmax=-1;        _bufferevent_incref_and_lock(bufev);        if (event == EV_TIMEOUT) {          /* Note that we only check for event==EV_TIMEOUT. If          * event==EV_TIMEOUT|EV_READ, we can safely ignore the          * timeout, since a read has occurred */          what |= BEV_EVENT_TIMEOUT;          goto error;      }        input = bufev->input;          //用户设置了高水位      if (bufev->wm_read.high != 0) {          howmuch = bufev->wm_read.high - evbuffer_get_length(input);          /* we somehow lowered the watermark, stop reading */          if (howmuch <= 0) {              bufferevent_wm_suspend_read(bufev);              goto done;          }      }        //因为用户可以限速,所以这么要检测最大的可读大小。      //如果没有限速的话,那么将返回16384字节,即16K      //默认情况下是没有限速的。      readmax = _bufferevent_get_read_max(bufev_p);      if (howmuch < 0 || howmuch > readmax) /* The use of -1 for "unlimited"                            * uglifies this code. XXXX */          howmuch = readmax;        //一些原因导致读 被挂起,比如加锁了。      if (bufev_p->read_suspended)          goto done;        //解冻,使得可以在input的后面追加数据      evbuffer_unfreeze(input, 0);      res = evbuffer_read(input, fd, (int)howmuch); //从socket fd中读取数据      evbuffer_freeze(input, 0);//冻结        if (res == -1) {          int err = evutil_socket_geterror(fd);          if (EVUTIL_ERR_RW_RETRIABLE(err))//EINTER or EAGAIN              goto reschedule;            //不是 EINTER or EAGAIN 这两个可以重试的错误,那么就应该是其他致命的错误          //此时,应该报告给用户          what |= BEV_EVENT_ERROR;/**< unrecoverable error encountered */      } else if (res == 0) {//断开了连接          what |= BEV_EVENT_EOF;      }        if (res <= 0)          goto error;        //速率相关的操作      _bufferevent_decrement_read_buckets(bufev_p, res);              //evbuffer的数据量大于低水位值。      if (evbuffer_get_length(input) >= bufev->wm_read.low)          _bufferevent_run_readcb(bufev);//调用用户设置的回调函数        goto done;     reschedule:      goto done;     error:      //把监听可读事件的event从event_base的事件队列中删除掉.event_del      bufferevent_disable(bufev, EV_READ);//会调用be_socket_disable函数      _bufferevent_run_eventcb(bufev, what);//会调用用户设置的错误处理函数     done:      _bufferevent_decref_and_unlock(bufev);  }  

        细心的读者可能会发现:对用户的读事件回调函数的触发是边缘触发的。这也就要求,在回调函数中,用户应该尽可能地把evbuffer的所有数据都读出来。如果想等到下一次回调时再读,那么需要等到下一次socketfd接收到数据才会触发用户的回调函数。如果之后socket fd一直收不到任何数据,那么即使evbuffer还有数据,用户的回调函数也不会被调用了。

处理写事件:

 

        对一个可读事件进行监听是比较容易的,但对于一个可写事件进行监听则比较困难。为什么呢?因为可读监听是监听fd的读缓冲区是否有数据了,如果没有数据那么就一直等待。对于可写,首先要明白“什么是可写”,可写就是fd的写缓冲区(这个缓冲区在内核)还没满,可以往里面放数据。这就有一个问题,如果写缓冲区没有满,那么就一直是可写状态。如果一个event监听了可写事件,那么这个event就会一直被触发(死循环)。因为一般情况下,如果不是发大量的数据这个写缓冲区是不会满的。

        也就是说,不能监听可写事件。但我们确实要往fd中写数据,那怎么办?Libevent的做法是:当我们确实要写入数据时,才监听可写事件。也就是说我们调用bufferevent_write写入数据时,Libevent才会把监听可写事件的那个event注册到event_base中。当Libevent把数据都写入到fd的缓冲区后,Libevent又会把这个event从event_base中删除。比较烦琐。        

 

        bufferevent_writecb函数不仅仅要处理上面说到的那个问题,还要处理另外一个坑爹的问题。那就是:判断socket fd是不是已经连接上服务器了。这是因为这个socket fd是非阻塞的,所以它调用connect时,可能还没连接上就返回了。对于非阻塞socket fd,一般是通过判断这个socket是否可写,从而得知这个socket是否已经连接上服务器。如果可写,那么它就已经成功连接上服务器了。这个问题,这里先提一下,后面会详细讲。

 

        同前面的监听可读一样,Libevent是在bufferevent_socket_new函数设置可写的回调函数,为bufferevent_writecb。

[cpp] view plain copy //bufferevent_sock.c文件  static void  bufferevent_writecb(evutil_socket_t fd, short event, void *arg)  {      struct bufferevent *bufev = arg;      struct bufferevent_private *bufev_p =          EVUTIL_UPCAST(bufev, struct bufferevent_private, bev);      int res = 0;      short what = BEV_EVENT_WRITING;      int connected = 0;      ev_ssize_t atmost = -1;        _bufferevent_incref_and_lock(bufev);        if (event == EV_TIMEOUT) {          /* Note that we only check for event==EV_TIMEOUT. If          * event==EV_TIMEOUT|EV_WRITE, we can safely ignore the          * timeout, since a read has occurred */          what |= BEV_EVENT_TIMEOUT;          goto error;      }        ...//判断这个socket是否已经连接上服务器了          //用户可能设置了限速,如果没有限速,那么atmost将返回16384(16K)      atmost = _bufferevent_get_write_max(bufev_p);        //一些原因导致写被挂起来了      if (bufev_p->write_suspended)          goto done;        //如果evbuffer有数据可以写到sockfd中      if (evbuffer_get_length(bufev->output)) {          //解冻链表头          evbuffer_unfreeze(bufev->output, 1);          //将output这个evbuffer的数据写到socket fd 的缓冲区中          //会把已经写到socket fd缓冲区的数据,从evbuffer中删除          res = evbuffer_write_atmost(bufev->output, fd, atmost);          evbuffer_freeze(bufev->output, 1);                    if (res == -1) {              int err = evutil_socket_geterror(fd);              if (EVUTIL_ERR_RW_RETRIABLE(err))//可以恢复的错误。一般是EINTR或者EAGAIN                  goto reschedule;              what |= BEV_EVENT_ERROR;          } else if (res == 0) {//该socket已经断开连接了              what |= BEV_EVENT_EOF;          }          if (res <= 0)              goto error;      }        //如果把写缓冲区的数据都写完成了。为了防止event_base不断地触发可写      //事件,此时要把这个监听可写的event删除。      //前面的atmost限制了一次最大的可写数据。如果还没写所有的数据      //那么就不能delete这个event,而是要继续监听可写事情,知道把所有的      //数据都写到socket fd中。      if (evbuffer_get_length(bufev->output) == 0) {          event_del(&bufev->ev_write);      }          //如果evbuffer里面的数据量已经写得七七八八了,小于设置的低水位值,那么      //就会调用用户设置的写事件回调函数      if ((res || !connected) &&          evbuffer_get_length(bufev->output) <= bufev->wm_write.low) {          _bufferevent_run_writecb(bufev);      }        goto done;     reschedule:      if (evbuffer_get_length(bufev->output) == 0) {          event_del(&bufev->ev_write);      }      goto done;     error:      bufferevent_disable(bufev, EV_WRITE);//有错误。把这个写event删除      _bufferevent_run_eventcb(bufev, what);     done:      _bufferevent_decref_and_unlock(bufev);  }  

        上面代码的逻辑比较清晰,调用evbuffer_write_atmost函数把数据从evbuffer中写到evbuffer缓冲区中,此时要注意函数的返回值,因为可能写的时候发生错误。如果发生了错误,就要调用用户设置的event回调函数(网上也有人称其为错误处理函数)。

        之后,还要判断evbuffer的数据是否已经全部写到socket 的缓冲区了。如果已经全部写了,那么就要把监听写事件的event从event_base的插入队列中删除。如果还没写完,那么就不能删除,因为还要继续监听可写事件,下次接着写。

      

        现在来看一下,把监听写事件的event从event_base的插入队列中删除后,如果下次用户有数据要写的时候,怎么把这个event添加到event_base的插入队列。

        用户一般是通过bufferevent_write函数把数据写入到evbuffer(写入evbuffer后,接着就会被写入socket,所以调用bufferevent_write就相当于把数据写入到socket。)。而这个bufferevent_write函数是直接调用evbuffer_add函数的。函数evbuffer_add没有调用什么可疑的函数,能够把监听可写的event添加到event_base中。唯一的可能就是那个回调函数。对就是evbuffer的回调函数。关于evbuffer的回调函数,可以参考这里。

[cpp] view plain copy //bufferevent.c文件  int  bufferevent_write(struct bufferevent *bufev, const void *data, size_t size)  {      if (evbuffer_add(bufev->output, data, size) == -1)          return (-1);        return 0;  }      //buffer.c文件  int  evbuffer_add(struct evbuffer *buf, const void *data_in, size_t datlen)  {      ...    out:      evbuffer_invoke_callbacks(buf);//调用回调函数      result = 0;  done:      return result;  }  

        还记得本文前面的bufferevent_socket_new函数吗?该函数里面会有

[cpp] view plain copy evbuffer_add_cb(bufev->output,bufferevent_socket_outbuf_cb, bufev);  

        当bufferevent的写缓冲区output的数据发生变化时,函数bufferevent_socket_outbuf_cb就会被调用。现在马上飞到这个函数。

[cpp] view plain copy //bufferevent_sock.c文件  static void  bufferevent_socket_outbuf_cb(struct evbuffer *buf,      const struct evbuffer_cb_info *cbinfo,      void *arg)  {      struct bufferevent *bufev = arg;      struct bufferevent_private *bufev_p =          EVUTIL_UPCAST(bufev, struct bufferevent_private, bev);        if (cbinfo->n_added && //evbuffer添加了数据          (bufev->enabled & EV_WRITE) && //默认情况下是enable EV_WRITE的          !event_pending(&bufev->ev_write, EV_WRITE, NULL) &&//这个event已经被踢出event_base了          !bufev_p->write_suspended) {//这个bufferevent的写并没有被挂起            //把这个event添加到event_base中          if (be_socket_add(&bufev->ev_write, &bufev->timeout_write) == -1) {              /* Should we log this? */          }      }  }  

        这个函数首先进行一些判断,满足条件后就会把这个监听写事件的event添加到event_base中。其中event_pending函数就是判断这个bufev->ev_write是否已经被event_base删除了。关于event_pending,可以参考这里。

        对于bufferevent_write,初次使用该函数的读者可能会有疑问:调用该函数后,参数data指向的内存空间能不能马上释放,还是要等到Libevent把data指向的数据都写到socket 缓存区才能删除?其实,从前一篇博文可以看到,evbuffer_add是直接复制一份用户要发送的数据到evbuffer缓存区的。所以,调用完bufferevent_write,就可以马上释放参数data指向的内存空间

        网上的关于Libevent的一些使用例子,包括我写的《 Libevent使用例子,从简单到复杂》,都是在主线程中调用bufferevent_write函数写入数据的。从上面的分析可以得知,是可以马上把监听可写事件的event添加到event_base中。如果是在次线程调用该函数写入数据呢?此时,主线程可能还睡眠在poll、epoll这类的多路IO复用函数上。这种情况下能不能及时唤醒主线程呢?其实是可以的,只要你的Libevent在一开始使用了线程功能。具体的分析过程可以参考《evthread_notify_base通知主线程》。上面代码中的be_socket_add会调用event_add,而在次线程调用event_add就会调用evthread_notify_base通知主线程。

bufferevent_socket_connect:

        用户可以在调用bufferevent_socket_new函数时,传一个-1作为socket的文件描述符,然后调用bufferevent_socket_connect函数连接服务器,无需自己写代码调用connect函数连接服务器。

        bufferevent_socket_connect函数会调用socket函数申请一个套接字fd,然后把这个fd设置成非阻塞的(这就导致了一些坑爹的事情)。接着就connect服务器,因为该socket fd是非阻塞的,所以不会等待,而是马上返回,连接这工作交给内核来完成。所以,返回后这个socket还没有真正连接上服务器。那么什么时候连接上呢?内核又是怎么通知通知用户呢?

        一般来说,当可以往socket fd写东西了,那就说明已经连接上了。也就是说这个socket fd变成可写状态,就连接上了。

        所以,对于“非阻塞connect”比较流行的做法是:用select或者poll这类多路IO复用函数监听该socket的可写事件。当这个socket触发了可写事件,然后再对这个socket调用getsockopt函数,做进一步的判断。

        Libevent也是这样实现的,下面来看一下bufferevent_socket_connect函数。 [cpp] view plain copy //bufferevent_sock.c文件  int  bufferevent_socket_connect(struct bufferevent *bev,      struct sockaddr *sa, int socklen)  {      struct bufferevent_private *bufev_p =          EVUTIL_UPCAST(bev, struct bufferevent_private, bev);        evutil_socket_t fd;      int r = 0;      int result=-1;      int ownfd = 0;        _bufferevent_incref_and_lock(bev);        if (!bufev_p)          goto done;          fd = bufferevent_getfd(bev);      if (fd < 0) {//该bufferevent还没有设置fd          if (!sa)              goto done;          fd = socket(sa->sa_family, SOCK_STREAM, 0);          if (fd < 0)              goto done;          if (evutil_make_socket_nonblocking(fd)<0)//设置为非阻塞              goto done;          ownfd = 1;      }      if (sa) {          r = evutil_socket_connect(&fd, sa, socklen);//非阻塞connect          if (r < 0)              goto freesock;      }      ...        //为bufferevent里面的两个event设置监听的fd      //后面会调用bufferevent_enable      bufferevent_setfd(bev, fd);            if (r == 0) {//暂时还没连接上,因为fd是非阻塞的          //此时需要监听可写事件,当可写了,并且没有错误的话,就成功连接上了          if (! be_socket_enable(bev, EV_WRITE)) {              bufev_p->connecting = 1;//标志这个sockfd正在连接              result = 0;              goto done;          }      } else if (r == 1) {//已经连接上了          /* The connect succeeded already. How very BSD of it. */          result = 0;          bufev_p->connecting = 1;           event_active(&bev->ev_write, EV_WRITE, 1);//手动激活这个event      } else {// connection refused          /* The connect failed already.  How very BSD of it. */          bufev_p->connection_refused = 1;          bufev_p->connecting = 1;          result = 0;          event_active(&bev->ev_write, EV_WRITE, 1);//手动激活这个event      }        goto done;    freesock:      _bufferevent_run_eventcb(bev, BEV_EVENT_ERROR);//出现错误      if (ownfd)          evutil_closesocket(fd);  done:      _bufferevent_decref_and_unlock(bev);      return result;  }  

        这个函数比较多错误处理的代码,大致看一下就行了。有几个地方要注意,即使connect的时候被拒绝,或者已经连接上了,都会手动激活这个event。一个event即使没有加入event_base,也是可以手动激活的。具体原理参考这里。

        无论是手动激活event,或者监听到这个event可写了,都是会调用bufferevent_writecb函数。现在再次看一下该函数,只看connect部分。

[cpp] view plain copy //bufferevent_sock.c文件  static void  bufferevent_writecb(evutil_socket_t fd, short event, void *arg)  {      struct bufferevent_private *bufev_p =          EVUTIL_UPCAST(bufev, struct bufferevent_private, bev);      int connected = 0;        _bufferevent_incref_and_lock(bufev);        ...      //正在连接。因为这个sockfd可能是非阻塞的,所以可能之前的connect还没      //连接上。而判断该sockfd是否成功连接上了的一个方法是判断这个sockfd是否可写      if (bufev_p->connecting) {          //c等于1,说明已经连接成功          //c等于0,说明还没连接上          //c等于-1,说明发生错误          int c = evutil_socket_finished_connecting(fd);              if (bufev_p->connection_refused) {//在bufferevent_socket_connect中被设置            bufev_p->connection_refused = 0;            c = -1;          }            if (c == 0)//还没连接上,继续监听可写吧              goto done;              //错误,或者已经连接上了          bufev_p->connecting = 0;//修改标志值                    if (c < 0) {//错误              event_del(&bufev->ev_write);              event_del(&bufev->ev_read);              _bufferevent_run_eventcb(bufev, BEV_EVENT_ERROR);              goto done;            } else {//连接上了。              connected = 1;              ...//win32                //居然会调用用户设置的错误处理函数。太神奇了              _bufferevent_run_eventcb(bufev,                      BEV_EVENT_CONNECTED);              if (!(bufev->enabled & EV_WRITE) || //默认都是enable EV_WRITE的                  bufev_p->write_suspended) {                  event_del(&bufev->ev_write);//不再需要监听可写。因为已经连接上了                  goto done;              }          }      }        ...       done:      _bufferevent_decref_and_unlock(bufev);  }  

        可以看到无论是connect被拒绝、发生错误或者连接上了,都在这里做统一的处理。

 

        如果已经连接上了,那么会调用用户设置event回调函数(网上也称之为错误处理函数),通知用户已经连接上了。并且,还会把监听可写事件的event从event_base中删除,其理由在前面已经说过了。

 

 

        函数evutil_socket_finished_connecting会检查这个socket,从而得知这个socket是处于什么状态。在bufferevent_socket_connect函数中,出现的一些错误,比如被拒绝,也是能通过这个函数检查出来的。所以可以在这里做统一的处理。该函数的内部是使用。贴一下这个函数的代码吧。

[cpp] view plain copy //evutil.c文件  //Return 1 for connected, 0 for not yet, -1 for error.  int  evutil_socket_finished_connecting(evutil_socket_t fd)  {      int e;      ev_socklen_t elen = sizeof(e);        //用来检测这个fd是否已经连接上了,这个fd是非阻塞的      //如果e的值被设为0,那么就说明连接上了。      //否则e被设置为对应的错误值。      if (getsockopt(fd, SOL_SOCKET, SO_ERROR, (void*)&e, &elen) < 0)          return -1;        if (e) {          if (EVUTIL_ERR_CONNECT_RETRIABLE(e))//还没连接上              return 0;          EVUTIL_SET_SOCKET_ERROR(e);          return -1;      }        return 1;  } 
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