socket非同步程式設計--libevent的使用
首先,安裝libevent到任意目錄下:
wget http://monkey.org/~provos/libevent-1.4.13-stable.tar.gz
tar –xzvf libevent-1.4.13-stable.tar.gz
cd libevent-1.4.13-stable
./configure --prefix=/home/mydir/libevent
make && make install
現在假定我們要設計一個伺服器程式,用於接收客戶端的資料,並將接收的資料回寫給客戶端。下面來構造該程式,由於本僅僅是展示一個Demo,因此程式中將不對錯誤進行處理,假設所有的呼叫都成功
#define PORT 25341 #define BACKLOG 5 #define MEM_SIZE 1024 struct event_base* base; int main(int argc, char* argv[]) { struct sockaddr_in my_addr; int sock; sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); int yes = 1; setsockopt(sock, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &yes, sizeof(int)); memset(&my_addr, 0, sizeof(my_addr)); my_addr.sin_family = AF_INET; my_addr.sin_port = htons(PORT); my_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY; bind(sock, (struct sockaddr*)&my_addr, sizeof(struct sockaddr)); listen(sock, BACKLOG); struct event listen_ev; base = event_base_new(); event_set(&listen_ev, sock, EV_READ|EV_PERSIST, on_accept, NULL); event_base_set(base, &listen_ev); event_add(&listen_ev, NULL); event_base_dispatch(base); return 0; }
第13行說明建立的是一個TCP socket。第15行是伺服器程式的通常做法,設定了該選項後,在父子程序模型中,當子程序為客戶服務的時候如果父程序退出,可以重新啟動程式完成服務的無縫升級,否則在所有父子程序完全退出前再啟動程式會在該埠上繫結失敗,也即不能完成無縫升級的操作(更多資訊可以參考該函式說明或Steven先生的<網路程式設計>)。第24行用於建立一個事件處理的全域性變數,可以理解為這是一個負責集中處理各種出入IO事件的總管家,它負責接收和派發所有輸入輸出IO事件的資訊,這裡呼叫的是函式event_base_new(), 很多程式裡這裡用的是event_init(),區別就是前者是執行緒安全的、而後者是非執行緒安全的,後者在其官方說明中已經被標誌為過時的函式、且建議用前者代替,libevent中還有很多類似的函式,比如建議用event_base_dispatch代替event_dispatch,用event_assign代替event_set和event_base_set等,關於libevent介面的詳細說明見其官方說明
下面是on_accept函式的內容
1: void on_accept(int sock, short event, void* arg)
2: {
3: struct sockaddr_in cli_addr;
4: int newfd, sin_size;
5: // read_ev must allocate from heap memory, otherwise the program would crash from segmant fault
6: struct event* read_ev = (struct event*)malloc(sizeof(struct event));;
7: sin_size = sizeof(struct sockaddr_in);
8: newfd = accept(sock, (struct sockaddr*)&cli_addr, &sin_size);
9: event_set(read_ev, newfd, EV_READ|EV_PERSIST, on_read, read_ev);
10: event_base_set(base, read_ev);
11: event_add(read_ev, NULL);
12: }
第9-12與前面main函式的24-26相同,即在代表客戶的描述字newfd上監聽可讀事件,當有資料到達是呼叫on_read函式。這裡有亮點需要注意,一是read_ev需要從堆裡malloc出來,如果是在棧上分配,那麼當函式返回時變數佔用的記憶體會被釋放,因此事件主迴圈event_base_dispatch會訪問無效的記憶體而導致程序崩潰(即crash);第二個要注意的是第9行read_ev作為引數傳遞給了on_read函式。
下面是on_read函式的內容
1: void on_read(int sock, short event, void* arg)
2: {
3: struct event* write_ev;
4: int size;
5: char* buffer = (char*)malloc(MEM_SIZE);
6: bzero(buffer, MEM_SIZE);
7: size = recv(sock, buffer, MEM_SIZE, 0);
8: printf("receive data:%s, size:%d\n", buffer, size);
9: if (size == 0) {
10: event_del((struct event*)arg);
11: free((struct event*)arg);
12: close(sock);
13: return;
14: }
15: write_ev = (struct event*) malloc(sizeof(struct event));;
16: event_set(write_ev, sock, EV_WRITE, on_write, buffer);
17: event_base_set(base, write_ev);
18: event_add(write_ev, NULL);
19: }
第9行,當從socket讀返回0標誌對方已經關閉了連線,因此這個時候就沒必要繼續監聽該套介面上的事件,由於EV_READ在on_accept函式裡是用EV_PERSIST引數註冊的,因此要顯示的呼叫event_del函式取消對該事件的監聽。第18-21行與on_accept函式的6-11行類似,當可寫時呼叫on_write函式,注意第19行將buffer作為引數傳遞給了on_write。這段程式還有比較嚴重的問題,後面進行說明。
on_write函式的實現
1 void on_write(int sock, short event, void* arg)
2 {
3 char* buffer = (char*)arg;
4 send(sock, buffer, strlen(buffer), 0);
5
6 free(buffer);
7 }
on_write函式中向客戶端回寫資料,然後釋放on_read函式中malloc出來的buffer。在很多書合編程指導中都很強調資源的所有權,經常要求誰分配資源、就由誰釋放資源,這樣對資源的管理指責就更明確,不容易出問題,但是通過該例子我們發現在非同步程式設計中資源的分配與釋放往往是由不同的所有者操作的,因此也是比較容易出問題的地方。
其實在on_read函式中從socket讀取資料後程序就可以直接呼叫write/send介面向客戶回寫資料了,因為寫事件已經滿足,不存在非同步不非同步的問題,這裡進行on_write的非同步操作僅僅是為了說明非同步程式設計中資源的管理與釋放的問題,另外一方面,直接呼叫write/send函式向客戶端寫資料可能導致程式較長時間阻塞在IO操作上,比如socket的輸出緩衝區已滿,則write/send操作阻塞到有可用的緩衝區之後才能進行實際的寫操作,而通過向寫事件註冊on_accept函式,那麼libevent會在合適的時間呼叫我們的callback函式,(比如對於會引起IO阻塞的情況比如socket輸出緩衝區滿,則由libevent設計演算法來處理,如此當回撥on_accept函式時我們在呼叫IO操作就不會發生真正的IO之外的阻塞)。注:前面括號中是我個人認為一個庫應該實現的功能,至於libevent是不是實現這樣的功能並不清楚也無意深究。
再來看看前面提到的on_read函式中存在的問題,首先write_ev是動態分配的記憶體,但是沒有釋放,因此存在記憶體洩漏,另外,on_read中進行malloc操作,那麼當多次呼叫該函式的時候就會造成記憶體的多次洩漏。這裡的解決方法是對socket的描述字可以封裝一個結構體來保護讀、寫的事件以及資料緩衝區,整理後的完整程式碼如下
#include <sys/socket.h>
#include <sys/types.h>
#include <netinet/in.h>
#include <stdio.h>
#include <event.h>
#define PORT 25341
#define BACKLOG 5
#define MEM_SIZE 1024
struct event_base* base;
struct sock_ev {
struct event* read_ev;
struct event* write_ev;
char* buffer;
};
void release_sock_event(struct sock_ev* ev)
{
event_del(ev->read_ev);
free(ev->read_ev);
free(ev->write_ev);
free(ev->buffer);
free(ev);
}
void on_write(int sock, short event, void* arg)
{
char* buffer = (char*)arg;
send(sock, buffer, strlen(buffer), 0);
free(buffer);
}
void on_read(int sock, short event, void* arg)
{
struct event* write_ev;
int size;
struct sock_ev* ev = (struct sock_ev*)arg;
ev->buffer = (char*)malloc(MEM_SIZE);
bzero(ev->buffer, MEM_SIZE);
size = recv(sock, ev->buffer, MEM_SIZE, 0);
printf("receive data:%s, size:%d\n", ev->buffer, size);
if (size == 0) {
release_sock_event(ev);
close(sock);
return;
}
event_set(ev->write_ev, sock, EV_WRITE, on_write, ev->buffer);
event_base_set(base, ev->write_ev);
event_add(ev->write_ev, NULL);
}
void on_accept(int sock, short event, void* arg)
{
struct sockaddr_in cli_addr;
int newfd, sin_size;
struct sock_ev* ev = (struct sock_ev*)malloc(sizeof(struct sock_ev));
ev->read_ev = (struct event*)malloc(sizeof(struct event));
ev->write_ev = (struct event*)malloc(sizeof(struct event));
sin_size = sizeof(struct sockaddr_in);
newfd = accept(sock, (struct sockaddr*)&cli_addr, &sin_size);
event_set(ev->read_ev, newfd, EV_READ|EV_PERSIST, on_read, ev);
event_base_set(base, ev->read_ev);
event_add(ev->read_ev, NULL);
}
int main(int argc, char* argv[])
{
struct sockaddr_in my_addr;
int sock;
sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
int yes = 1;
setsockopt(sock, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &yes, sizeof(int));
memset(&my_addr, 0, sizeof(my_addr));
my_addr.sin_family = AF_INET;
my_addr.sin_port = htons(PORT);
my_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
bind(sock, (struct sockaddr*)&my_addr, sizeof(struct sockaddr));
listen(sock, BACKLOG);
struct event listen_ev;
base = event_base_new();
event_set(&listen_ev, sock, EV_READ|EV_PERSIST, on_accept, NULL);
event_base_set(base, &listen_ev);
event_add(&listen_ev, NULL);
event_base_dispatch(base);
return 0;
程式編譯的時候要加 -levent 連線選項,以連線libevent的共享庫,但是執行的時候依然爆出如下錯誤:error while loading shared libraries: libevent-1.4.so.2: cannot open shared object file: No such file or directory, 這個是程式找不到共享庫的位置,通過執行echo $LD_LIBRARY_PATH可以看到系統庫的環境變數裡沒有我們安裝的路徑,即由--prefix制定的路徑,執行export LD_LIBRARY_PATH=/home/mydir/libevent/lib/:$LD_LIBRARY_PATH將該路徑加入系統環境變數裡,再執行程式就可以了。
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