存储系统02——Libevent事件循环

多路复用（Multiplexing）与多路分解（Demultiplexing）

多路复用（Multiplexing）：将多个流合并到一个共享资源（某个线程）中，以便节省系统资源；
多路分解（Demultiplexing）：将合并后的流分离成多个原始流，便于后续同步地、有序地处理同时接收的多个请求；

I/O多路复用（I/O Multiplexing）

Linux系统将磁盘、网络等均描述为文件（Everything is File），所以任何形式的I/O都可以称为文件IO；
同时把可以进行I/O操作的内核对象（文件描述符Fd、网络套接字Socket）称为I/O流；

阻塞I/O

当有多个进程尝试进行对同一个文件进行I/O操作时，在阻塞I/O方法中，由于每个请求都会阻塞进程/线程，因此需要为每个请求分配独立的进程或线程来处理。在高并发场景下，这种模型会消耗大量系统资源（如内存和上下文切换开销），导致性能瓶颈。

I/O多路复用

多路：多个I/O请求；
复用：通过一个线程监听多个I/O流的就绪状态，而不需要每个I/O流创建单独的线程，从而节省系统资源，多路复用主要有三种：select、poll、epoll；

I/O多路复用本质上还是一种同步I/O，即程序自己执行自己的读写操作，这个过程是阻塞的；而异步I/O则无需自己负责进行读写，进程发起I/O操作后不会被阻塞，内核会负责完成整个 I/O 操作并在完成后通知进程。

Reactor反应堆模式

为了实现事件驱动中将一个或多个客户的服务请求分离（Demultiplexing）和调度（dispatch）给程序，通常采取Reactor反应堆模式；

Reactor反应堆模式是一种用于处理并发 I/O 操作的设计模式，广泛应用于高性能服务器和网络编程中；它通过一个事件循环（Event Loop）和一组事件处理器（Handlers）来高效地处理多个并发事件；Reactor 模式的核心思想是将事件的监听分发和处理分离，从而实现高效的并发处理。

工作过程为：一个负责监听和分发事件的事件循环（Event Loop）持续检查事件源（如文件描述符）的状态变化，使用同步事件分离器(Event Demultiplexer)将检测到的事件分发给对应的事件处理器（Event_handler），事件处理器执行完成后，控制权返回到事件循环，继续监听新的事件，重复上述过程。

Reactor优势：

1. 通过事件循环和事件处理器的分离，Reactor 模式能够高效地处理多个并发事件，避免了传统阻塞 I/O 模式下的线程阻塞问题；
2. 事件循环通常运行在单个线程中，减少了线程上下文切换的开销；
3. 可以通过增加事件处理器来处理更多类型的事件，而无需修改事件循环的逻辑。

Libevent库

Libevent 是一个用 C 语言编写的开源高性能事件通知库，主要设计用于处理网络 I/O 事件、定时事件和信号事件；基于事件循环（Event Loop），当事件（如文件描述符可读、可写、超时等）发生时，自动调用注册的回调函数。

Libevent事件实例（HTTP 服务）

使用 libevent 需要分配一个event_base结构体，每个event_base结构体持有一个事件集合，可以检测有哪些事件发生；event_base可以指定一个I/O多路复用方法（以epoll为例）

1. 使用event_base_new()函数分配并且返回一个新的具有默认设置的event_base结构体；使用完event_base之后,使用 event_base_free()进行释放。

event_base *base = event_base_new(); // 实例化一个 event_base
.......
if (base)event_base_free(base); // 释放指定 event_base

2. 使用 event_new() 接口注册事件，HTTP服务器可以使用evhttp_new()接口注册evhttp上下文，返回一个被用于监测的文件httpd；使用evhttp_free(httpd)释放事件。

evhttp *httpd = evhttp_new(base); // 创建evhttp上下文
.......
if (httpd)evhttp_free(httpd); // 释放指定 evhttp

3. 创建事件完成后，使用evhttp_set_gencb()接口向事件设定回调函数GenHandler，该回调函数通过读取evhttp中不同的URL请求（Download、Upload、ListShow）并执行对应的操作。

evhttp_set_gencb(httpd, GenHandler, NULL); // 设定回调函数

4. 当event_base注册了一些事件之后，就需要让 libevent 等待事件并且通知事件的发生；执行循环时，函数重复地检查是否有任何已经注册的事件被触发

event_base_dispatch(base); // 启动事件循环

以上就完成了基于libevent的一个http服务，完整代码如下：

// 初始化和启动一个基于 libevent 和 evhttp 的 HTTP 服务
bool RunModule()
{// 初始化环境event_base *base = event_base_new();// 设置监听的端口和地址sockaddr_in sin;memset(&sin, 0, sizeof(sin));sin.sin_family = AF_INET;sin.sin_port = htons(server_port_);// http 服务器,创建evhttp上下文evhttp *httpd = evhttp_new(base);// 绑定端口和ipevhttp_bind_socket(httpd, "0.0.0.0", server_port_) // 将 HTTP 服务器绑定到指定的 IP 地址和端口// 设定回调函数evhttp_set_gencb(httpd, GenHandler, NULL);// 使用 event_base_dispatch 启动事件循环，开始处理事件event_base_dispatch(base)// 释放释放事件if (base) event_base_free(base);if (httpd) evhttp_free(httpd);return true;
}