Libevent源码分析-timer和signal处理

timer处理

Signal处理

timerfd和signalfd
timerfd

signalfd

timer处理

在Libevent源码分析-event处理流程中，使用了定时器，来看一下源码：

evtimer_set(&ev, time_cb, NULL);//设置定时器事件

其中evtimer_set是个宏定义

#define evtimer_set(ev, cb, arg)    event_set((ev), -1, 0, (cb), (arg))
//event_set原型
void
event_set(struct event *ev, evutil_socket_t fd, short events,
      void (*callback)(evutil_socket_t, short, void *), void *arg)

可以看到定时器事件中，fd=-1，event=0。fd为-1的事件不会发生。在将event添加到event_base时：

event_add(&ev, &tv);//注册事件

可以看到有个超时时间tv。在epoll_wait时，会有个超时时间timeout

int epoll_wait(int epfd,struct epoll_event* events, int maxevents,int timeout)

当timeout到时，事件还没发生，epoll_wait还是会返回。

在Libevent中没这么简单，因为监控了多个事件，有许多超时时间，event_base中专门有个管理timeout的堆

struct min_heap timeheap;

这个堆是小根堆。堆得插入和删除复杂度都是Log(N)。在epoll_wait返回后会处理堆中的定时器事件

static void
timeout_process(struct event_base *base)
{
    /* Caller must hold lock. */
    struct timeval now;
    struct event *ev;

    if (min_heap_empty(&base->timeheap)) {//堆为空
        return;
    }

    gettime(base, &now);

    while ((ev = min_heap_top(&base->timeheap))) {
        if (evutil_timercmp(&ev->ev_timeout, &now, >))//依次从堆顶去值，找到超时时间随后处理
            break;

        /* delete this event from the I/O queues */
        event_del_internal(ev);

        event_debug(("timeout_process: call %p",
             ev->ev_callback));
        event_active_nolock(ev, EV_TIMEOUT, 1);//将超时时间加入active队列
    }
}

这就是Libevent中的Timer处理原理。

Signal处理

Libevent中，信号的处理不像timer那么简单了。因为timer可以借助等待超时实现，信号的发送是随机的，如何转换为IO？

在Libevent中用了一个socket pair，先看一下event_base中的一个数据结构

struct evsig_info {
    struct event ev_signal;//检测ev_signal_pair[1]的event
    evutil_socket_t ev_signal_pair[2];//这里是2个socket fd
    int ev_signal_added;//信号是否注册
    int ev_n_signals_added;//总共添加了几个信号
    #ifdef _EVENT_H***E_SIGACTION
    struct sigaction **sh_old;
    #else
    ev_sighandler_t **sh_old;
    #endif
    int sh_old_max;/sh_old的大小
};

这个数据结构中的

ev_signal_pair[2]

就是把signal转换为IO事件的关键。这其实是一对socket fd，它们的两端都在本地。ev_signal_pair[0]作为写入端，ev_signal_pair[1]作为fd事件。当信号发生时，写入ev_signal_pair[0]，即可检测到ev_signal_pair[1]的可读事件。

evsig_init

为信号做初始化，并把

ev_signal_pair[1]

作为监听的socket fd。这个函数调用了

evutil_socketpair( 

            AF_UNIX, SOCK_STREAM, 0, base->sig.ev_signal_pair)

初始化ev_signal_pair

int
evutil_ersatz_socketpair(int family, int type, int protocol,
    evutil_socket_t fd[2])
{
    evutil_socket_t listener = -1;
    evutil_socket_t connector = -1;
    evutil_socket_t acceptor = -1;
    struct sockaddr_in listen_addr;
    struct sockaddr_in connect_addr;
    ev_socklen_t size;
    int saved_errno = -1;

    if (protocol
        || (family != AF_INET)) {
        EVUTIL_SET_SOCKET_ERROR(ERR(EAFNOSUPPORT));
        return -1;
    }
    if (!fd) {
        EVUTIL_SET_SOCKET_ERROR(ERR(EINVAL));
        return -1;
    }

    listener = socket(AF_INET, type, 0);//设置监听的listen
    if (listener < 0)
        return -1;
    memset(&listen_addr, 0, sizeof(listen_addr));
    listen_addr.sin_family = AF_INET;
    listen_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_LOOPBACK);//地址为本机
    listen_addr.sin_port = 0;   /* kernel chooses port.  */
    if (bind(listener, (struct sockaddr *) &listen_addr, sizeof (listen_addr))
        == -1)
        goto tidy_up_and_fail;
    if (listen(listener, 1) == -1)
        goto tidy_up_and_fail;

    connector = socket(AF_INET, type, 0);//初始化主动连接端
    if (connector < 0)
        goto tidy_up_and_fail;
    /* We want to find out the port number to connect to.  */
    size = sizeof(connect_addr);
    if (getsockname(listener, (struct sockaddr *) &connect_addr, &size) == -1)//主动连接地址为本机
        goto tidy_up_and_fail;
    if (size != sizeof (connect_addr))
        goto abort_tidy_up_and_fail;
    if (connect(connector, (struct sockaddr *) &connect_addr,//发起连接
                sizeof(connect_addr)) == -1)
        goto tidy_up_and_fail;

    size = sizeof(listen_addr);
    acceptor = accept(listener, (struct sockaddr *) &listen_addr, &size);//接收连接
    if (acceptor < 0)
        goto tidy_up_and_fail;
    if (size != sizeof(listen_addr))
        goto abort_tidy_up_and_fail;
    /* Now check we are talking to ourself by matching port and host on the
       two sockets.  */
    if (getsockname(connector, (struct sockaddr *) &connect_addr, &size) == -1)
        goto tidy_up_and_fail;
    if (size != sizeof (connect_addr)
        || listen_addr.sin_family != connect_addr.sin_family
        || listen_addr.sin_addr.s_addr != connect_addr.sin_addr.s_addr
        || listen_addr.sin_port != connect_addr.sin_port)
        goto abort_tidy_up_and_fail;
    evutil_closesocket(listener);
    fd[0] = connector;//写入端
    fd[1] = acceptor;//等待对方写入的fd
    return 0;

}

通过这一对socket pair就把signal事件转换为IO事件了。

timerfd和signalfd

timerfd

在Linux 2.6内核以后新增了timerfd来做计时器，和IO相关联

这节介绍muduo中定时器的实现。先看一个2.6内核新增的有关定时的系统调用，基于这几个系统调用可以实现基于文件描述符的定时器。即可是定时，使文件描述符在某一特定时间可读。

#include <sys/timerfd.h>
int timerfd_create(int clockid, int flags);
int timerfd_settime(int fd, int flags,
     onst struct itimerspec *new_value,
     struct itimerspec *old_value);
int timerfd_gettime(int fd, struct itimerspec *curr_value);

1、timerfd_create用于创建一个定时器文件，函数返回值是一个文件句柄fd。

2、timerfd_settime用于设置新的超时时间，并开始计时。flag为0表示相对时间，为1表示绝对时间。new_value为这次设置的新时间，old_value为上次设置的时间。返回0表示设置成功。

3、timerfd_gettime用于获得定时器距离下次超时还剩下的时间。如果调用时定时器已经到期，并且该定时器处于循环模式（设置超时时间时struct itimerspec::it_interval不为0），那么调用此函数之后定时器重新开始计时。

signalfd

signal是把信号转换为IO事件的系统自带的方法。

#include <sys/signalfd.h>
int signalfd(int fd, const sigset_t *mask, int flags);

参数fd：如果是-1，表示新建一个fd；否则应该是一个存在的文件描述符。

参数mask：通过这fd检测的信号集合。

参数flags：改变signal()的行为。

参考

linux新API—signalfd的使用方法