libevent 是一个轻量级、跨平台的事件通知库，专门用于高效管理大量并发 I/O 操作。它为基于事件驱动的应用程序提供了抽象层，使得程序可以统一使用不同平台上的 I/O 多路复用机制（如 epoll、kqueue、select 等），从而简化了开发工作，提升了可移植性。libevent 特别适合开发高性能的网络服务器、事件驱动的应用程序和实时系统。

libevent 的特点：

  1. 跨平台：支持 Linux、Windows、macOS 以及其他 Unix 系统。根据系统的特性，libevent 会自动选择最佳的 I/O 多路复用机制，如 epoll（Linux）、kqueue（BSD、macOS）、select（通用）等。
  2. 事件驱动：提供基于事件的异步处理方式，支持 I/O、信号、定时器等多种事件源。
  3. 高效的 I/O 多路复用：对于大量并发的 I/O 处理，libevent 能够利用高效的 I/O 多路复用机制，实现高效的事件分发。
  4. 支持定时器和信号事件：除了 I/O 事件，libevent 还支持定时器事件和信号处理，使得它适用于更多类型的事件驱动应用。

libevent 的事件类型：

libevent 支持以下几种常见的事件类型：

  1. I/O 事件：监听文件描述符上的读、写、异常事件（如套接字的连接、数据传输）。
  2. 定时器事件：基于时间的事件处理，允许设置某个事件在一定时间后触发。
  3. 信号事件：捕捉和处理系统信号（如 SIGINT、SIGTERM）。
  4. 持久事件：事件触发后不会被自动移除，能够持续监听。

libevent 的基本使用步骤：

  1. 初始化事件基础结构：
    在 libevent 中，首先要创建一个 event_base，它是管理和调度事件的核心结构体。

  2. 创建事件：
    通过 event_new 函数创建一个新的事件。事件可以是 I/O 事件、定时器事件或信号事件。

  3. 添加事件到事件循环：
    使用 event_add 将事件添加到事件循环中。

  4. 启动事件循环：
    调用 event_base_dispatch 或 event_base_loop 启动事件循环，程序会进入一个阻塞状态，等待事件触发。

  5. 事件处理：
    当事件触发时，libevent 调用关联的回调函数处理事件。

  6. 清理：
    在程序结束或不再需要事件时，可以使用 event_free 释放事件，并销毁 event_base。

libevent 的 API 介绍：

1. 初始化事件基础结构

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struct event_base *base = event_base_new();

event_base_new() 用来创建一个新的事件循环基础结构。event_base 是 libevent 的核心结构，用来管理所有的事件。

2. 创建事件

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struct event *ev = event_new(base, fd, EV_READ|EV_PERSIST, callback_fn, arg);

event_new 用于创建一个事件，指定要监听的文件描述符 fd、事件类型 EV_READ（可读事件）、回调函数 callback_fn 以及传递给回调的参数 arg。EV_PERSIST 表示事件是持久的，不会在触发后自动删除。

  • 文件描述符：可以是套接字、文件或其他可以进行 I/O 操作的对象。
  • 事件类型：
    • EV_READ：监听文件描述符的读事件。
    • EV_WRITE：监听写事件。
    • EV_PERSIST：事件触发后不会移除，继续监听。

3. 添加事件到事件循环

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event_add(ev, NULL);

event_add 将事件注册到事件循环中。第二个参数为超时时间，NULL 表示没有超时。

4. 启动事件循环

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event_base_dispatch(base);

event_base_dispatch 开始事件循环，程序将阻塞在这里，直到有事件发生。

5. 事件处理

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void callback_fn(evutil_socket_t fd, short event, void *arg) {
    // 处理事件的逻辑
}

事件发生时，会调用 callback_fn 回调函数。参数 fd 是触发事件的文件描述符，event 是触发的事件类型（读、写等），arg 是传递的用户数据。

6. 清理资源

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event_free(ev);
event_base_free(base);

当不再需要某个事件或事件循环时，可以通过 event_free 和 event_base_free 来释放资源。

libevent 示例代码：

以下是一个使用 libevent 创建简单的 TCP 服务器的例子，能够处理客户端连接并回显客户端发送的数据。

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#include <event2/event.h>
#include <event2/bufferevent.h>
#include <event2/buffer.h>
#include <event2/listener.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>

#define PORT 8080

// 回调函数：处理客户端发送的数据
void echo_read_cb(struct bufferevent *bev, void *ctx) {
    char buf[1024];
    size_t len = bufferevent_read(bev, buf, sizeof(buf));
    buf[len] = '\0';
    printf("Received message: %s\n", buf);
    // 回显消息给客户端
    bufferevent_write(bev, buf, len);
}

// 回调函数：处理客户端连接关闭
void echo_event_cb(struct bufferevent *bev, short events, void *ctx) {
    if (events & BEV_EVENT_EOF) {
        printf("Client disconnected.\n");
    } else if (events & BEV_EVENT_ERROR) {
        printf("Error on connection.\n");
    }
    bufferevent_free(bev);
}

// 回调函数：处理新客户端连接
void accept_conn_cb(struct evconnlistener *listener, evutil_socket_t fd, struct sockaddr *addr, int len, void *ctx) {
    struct event_base *base = evconnlistener_get_base(listener);
    struct bufferevent *bev = bufferevent_socket_new(base, fd, BEV_OPT_CLOSE_ON_FREE);
    bufferevent_setcb(bev, echo_read_cb, NULL, echo_event_cb, NULL);
    bufferevent_enable(bev, EV_READ | EV_WRITE);
}

int main() {
    struct event_base *base;
    struct evconnlistener *listener;
    struct sockaddr_in sin;

    base = event_base_new();  // 创建事件基础结构

    memset(&sin, 0, sizeof(sin));
    sin.sin_family = AF_INET;
    sin.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
    sin.sin_port = htons(PORT);

    // 创建监听器，监听客户端连接
    listener = evconnlistener_new_bind(base, accept_conn_cb, NULL,
                                       LEV_OPT_REUSEABLE | LEV_OPT_CLOSE_ON_FREE, -1,
                                       (struct sockaddr*)&sin, sizeof(sin));

    if (!listener) {
        perror("Could not create listener");
        return 1;
    }

    // 运行事件循环
    event_base_dispatch(base);

    // 释放资源
    evconnlistener_free(listener);
    event_base_free(base);
    return 0;
}

主要函数解析：

  • event_base_new()：创建事件循环的基础结构。
  • evconnlistener_new_bind()：创建一个监听器，用于接受客户端连接。
  • bufferevent_socket_new()：为每个连接创建一个缓冲区事件（bufferevent），用于处理 I/O。
  • bufferevent_setcb()：设置 I/O 事件的回调函数。
  • event_base_dispatch()：启动事件循环，处理所有的 I/O 事件。

libevent 的优势：

  1. 跨平台支持：自动根据操作系统选择最佳的 I/O 多路复用机制。
  2. 简化并发处理：通过事件驱动模型处理多个客户端连接，无需手动创建线程或进程。
  3. 支持多种事件类型：不仅支持 I/O 事件，还支持定时器和信号事件，适合各种事件驱动的应用。
  4. 高性能：尤其适用于高并发场景，如网络服务器和实时系统。

应用场景：

  • 高并发网络服务器：如 Web 服务器、代理服务器。
  • 实时系统：需要同时处理大量 I/O 和定时器事件。
  • 分布式系统：处理多个节点的网络通信。