网络方面用的比较多的库是libevent和boost.asio,两者都是跨平台的。其中libevent是基于Reactor实现的,而boost.asio是基于Proactor实现的。Reactor和Proactor模式的主要区别就是真正的操作(如读/写)是由谁来完成的,Reactor中需要应用程序自己读取或者写入数据,而在Proactor模式中,应用程序不需要进行实际的读/写过程,操作系统会读取缓冲区或者写入缓冲区到真正的IO设备,应用程序只需要从缓冲区读取(操作系统已经帮我们读好了)或者写入缓冲区(操作系统会帮我们写入)即可。在Proactor模式中,用户发起异步操作之后就返回了,让操作系统去处理请求,然后等着回调到完成事件函数中处理异步操作的结果。
1. 反应器(Reactor)
Reactor一般是应用程序先注册响应的事件处理器,然后启动Reactor的事件循环,不断的检查是否有就绪的IO事件,当有就绪IO事件发生时,反应器的事件循环就会调用事先注册好的事件处理器。下面代码是libevent的一个简单应用代码及就绪的IO事件发生时的堆栈图,其中就绪IO事件可以使用网络调试助手,连接本机之后即可产生。
#include "stdafx.h" #include <string.h> #include <errno.h> #include <stdio.h> #include <signal.h> #ifndef WIN32 #include <netinet/in.h> # ifdef _XOPEN_SOURCE_EXTENDED # include <arpa/inet.h> # endif #include <sys/socket.h> #endif #include <event2/bufferevent.h> #include <event2/buffer.h> #include <event2/listener.h> #include <event2/util.h> #include <event2/event.h> static const char MESSAGE[] = "Hello, World!\n"; static const int PORT = 9995; static void listener_cb(struct evconnlistener *, evutil_socket_t, struct sockaddr *, int socklen, void *); static void conn_writecb(struct bufferevent *, void *); static void conn_eventcb(struct bufferevent *, short, void *); static void signal_cb(evutil_socket_t, short, void *); int main(int argc, char **argv) { struct event_base *base; struct evconnlistener *listener; struct event *signal_event; struct sockaddr_in sin; #ifdef WIN32 WSADATA wsa_data; WSAStartup(0x0201, &wsa_data); #endif base = event_base_new(); if (!base) { fprintf(stderr, "Could not initialize libevent!\n"); return 1; } memset(&sin, 0, sizeof(sin)); sin.sin_family = AF_INET; sin.sin_port = htons(PORT); 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"); return 1; } signal_event = evsignal_new(base, SIGINT, signal_cb, (void *)base); if (!signal_event || event_add(signal_event, NULL)<0) { fprintf(stderr, "Could not create/add a signal event!\n"); return 1; } event_base_dispatch(base); evconnlistener_free(listener); event_free(signal_event); event_base_free(base); printf("done\n"); return 0; } static void listener_cb(struct evconnlistener *listener, evutil_socket_t fd, struct sockaddr *sa, int socklen, void *user_data) { struct event_base *base = (event_base *)user_data; struct bufferevent *bev; bev = bufferevent_socket_new(base, fd, BEV_OPT_CLOSE_ON_FREE); if (!bev) { fprintf(stderr, "Error constructing bufferevent!"); event_base_loopbreak(base); return; } bufferevent_setcb(bev, NULL, conn_writecb, conn_eventcb, NULL); bufferevent_enable(bev, EV_WRITE); bufferevent_disable(bev, EV_READ); bufferevent_write(bev, MESSAGE, strlen(MESSAGE)); } static void conn_writecb(struct bufferevent *bev, void *user_data) { struct evbuffer *output = bufferevent_get_output(bev); if (evbuffer_get_length(output) == 0) { printf("flushed answer\n"); bufferevent_free(bev); } } static void conn_eventcb(struct bufferevent *bev, short events, void *user_data) { if (events & BEV_EVENT_EOF) { printf("Connection closed.\n"); } else if (events & BEV_EVENT_ERROR) { printf("Got an error on the connection: %s\n", strerror(errno));/*XXX win32*/ } /* 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) { struct event_base *base = (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); }
有连接时的堆栈图:
从堆栈图中可以看出libevent只有一个线程在执行,都是从event_base_dispatch中逐渐回调的。反应器逆置了事件的处理流程,但是可以看出它不能同时支持大量客户请求或者耗时过长的请求,因为它串行化了所有的事件处理流程。