Libevent源碼深度剖析之二:Rector模型

轉自:https://blog.csdn.net/sparkliang/article/details/4957744

前面講到,整個libevent本身就是一個Reactor,因此本節將專門對Reactor模式進行必要的介紹,并列出libevnet中的幾個重要組件和Reactor的對應關系,在后面的章節中可能還會提到本節介紹的基本概念。

2.1 Reactor的事件處理機制

首先來回想一下普通函數調用的機制:

  • 程序調用某函數;
  • 函數執行,程序等待;
  • 函數將結果和控制權返回給程序;
  • 程序繼續處理。

Reactor釋義“反應堆”,是一種事件驅動機制。和普通函數調用的不同之處在于:應用程序不是主動的調用某個API完成處理,而是恰恰相反,Reactor逆置了事件處理流程,應用程序需要提供相應的接口并注冊到Reactor上,如果相應的事件發生,Reactor將主動調用應用程序注冊的接口,這些接口又稱為“回調函數”。使用Libevent也是向Libevent框架注冊相應的事件和回調函數;當這些事件發生時,Libevent會調用這些回調函數處理相應的事件(I/O讀寫、定時和信號)。

用“好萊塢原則”來形容Reactor再合適不過了:++不要打電話給我們,我們會打電話通知你!++

舉個例子:你去應聘某xx公司,面試結束后。“普通函數調用機制”公司HR比較懶,不會記你的聯系方式,那怎么辦呢,你只能面試完后自己打電話去問結果;有沒有被錄取啊,還是被據了;“Reactor”公司HR就記下了你的聯系方式,結果出來后會主動打電話通知你:有沒有被錄取啊,還是被據了;你不用自己打電話去問結果,事實上也不能,你沒有HR的聯系方式。

2.2 Reactor模式的特點

Reactor模式是編寫高性能網絡服務器的必備技術之一,它具有如下的優點:

  • 響應快,不必為單個同步時間所阻塞,雖然Reactor本身依然是同步的;
  • 編程相對簡單,可以最大程度的避免復雜的多線程及同步問題,并且避免了多線程/進程的切換開銷;
  • 可擴展性,可以方便的通過增加Reactor實例個數來充分利用CPU資源;
  • 可復用性,reactor框架本身與具體事件處理邏輯無關,具有很高的復用性。

2.3 Reactor模式框架

使用Reactor模型,必備的幾個組件:事件源、Reactor框架、多路復用機制和事件處理程序。先來看看Reactor模型的整體框架,接下來再對每個組件做逐一說明。

image

1.事件源

Linux上是文件描述符,Windows上就是Socket或者Handle了,這里統一稱為“句柄集”;程序在指定的句柄上注冊關心的事件,比如I/O事件。

2.event demultiplexer——事件多路分發機制

由操作系統提供的I/O多路復用機制,比如select和epoll。程序首先將其關心的句柄(事件源)及其事件注冊到event demultiplexer上;當有事件到達時,event demultiplexer會發出通知“在已經注冊的句柄集中,一個或多個句柄的事件已經就緒”;程序收到通知后,就可以在非阻塞的情況下對事件進行處理了。

對應到libevent中,依然是select、poll、epoll等,但是libevent使用結構體eventop進行了封裝,以統一的接口來支持這些I/O多路復用機制,達到了對外隱藏底層系統機制的目的。

3.Reactor——反應器

Reactor是事件管理的接口,內部使用event demultiplexer注冊、注銷事件;并運行事件循環,當有事件進入“就緒”狀態時,調用注冊事件的回調函數處理事件。

對應到libevent中,就是event_base結構體。一個典型的Reactor聲明方式:

class Reactor  
{  
public:  
    int register_handler(Event_Handler *pHandler, int event);  
    int remove_handler(Event_Handler *pHandler, int event);  
    void handle_events(timeval *ptv);  
    // ...  
};  

4.Event Handler——事件處理程序

事件處理程序提供了一組接口,每個接口對應了一種類型的事件,供Reactor在相應的事件發生時調用,執行相應的事件處理。通常它會綁定一個有效的句柄。

對應到libevent中,就是event結構體。下面是兩種典型的Event Handler類聲明方式,二者互有優缺點。

class Event_Handler  
{  
public:  
    virtual void handle_read() = 0;  
    virtual void handle_write() = 0;  
    virtual void handle_timeout() = 0;  
    virtual void handle_close() = 0;  
    virtual HANDLE get_handle() = 0;  
    // ...  
};  
class Event_Handler  
{  
public:  
    // events maybe read/write/timeout/close .etc  
    virtual void handle_events(int events) = 0;  
    virtual HANDLE get_handle() = 0;  
    // ...  
};  

2.4 Reactor事件處理流程

前面說過Reactor將事件流“逆置”了,那么使用Reactor模式后,事件控制流是什么樣子呢?可以參見下面的序列圖。

image

2.5 小結

上面講到了Reactor的基本概念、框架和處理流程,對Reactor有個基本清晰的了解后,再來對比看libevent就會更容易理解了,接下來就正式進入到libevent的代碼世界了,加油!

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