[原]浅谈几种服务器端模型——反应堆模式（基于epoll的反应堆）

引言：前面一章简单介绍了关于epoll 的使用方式，这一章介绍一下一个简单的反应堆模型，没有实现超时机制的管理。最主要的是要介绍一下关于异步事件反应堆的设计方式。

反应堆的模型图在上一张可以看到，但是那个是盗来的一张图,twisted 的反应堆。今天给不熟悉这个部分的朋友介绍一下基于 epoll 的反应堆，过程类似于libevent.

反应堆可以提供几个操作：

（0）创建一个反应堆：

mc_event_base_t * mc_base_new(void) ;

返回一个操作句柄.　　

（1）为某一个需要监听的文件描述符加入回调函数，并注册事件类型。

int mc_event_set( mc_event_t *ev , short revent , int fd , mc_ev_callback callback , void *args )  ;
	/*
	 * Initialize a event , add callback and event type
	 * if the event exists , this function will change the mode of this event
	 * and fd 
	 */

　这里的 revent 由宏定义为几种类型：

　　

#define MC_EV_READ     0x0001
#define MC_EV_WRITE    0x0002
#define MC_EV_SIGNAL   0x0004
#define MC_EV_TIMEOUT  0x0008
#define MC_EV_LISTEN   0x0010

相应的操作可以使用 | 运算来并几个需要监听的事件类型。

事件类型定义如下：

typedef struct mc_event_s
{
	
	  struct mc_event_s   *next	   ;
	 
	 
	  struct mc_event_s   *prev    ;
	
	 unsigned int min_heap_index  ;
	 
	 int ev_fd		;   // file des of event
	 short revent	;   // event type
	 
	 struct timeval  ev_timeval   ; // event timeout time 
	 mc_ev_callback callback ;// callback of this event 
	 void  *args 			      ;
	 int ev_flags 			      ;
	 
	 mc_event_base_t	*base	  ;
}mc_event_t ;

事件结构本身后面解释。　

（2）将需要监听的并且已经初始化的事件加入反应堆。

int mc_event_post( mc_event_t *ev , mc_event_base_t * base ) ;
	/*
	 * Post this event to event_base 
	 * struct base has two queue , active queue and added queue
	 * this function will post event to added queue , but not in active queue
	 */

将刚才注册了事件类型和回调函数的事件加入 base， 即将其看做一个反应堆。

（3）最后提供了一个 dispatch 函数，反应堆开始循环，等待事件的发生。如果对应的 fd 上的事件发生，调用相应的回调函数。由第一步注册。

int mc_dispatch( mc_event_base_t * base ) ;
    /*
     * start loop 
     * and dispatch event by 
     * mc_event_loop
     */

反应堆支持在循环过程中，通过相应的回调函数再注册事件，类似于热加入，热移除。

实现方式很简单，就是在第一个事件的回调函数上调用 mc_event_set()然后注册。再加入 base.

base 的结构如下 ：

typedef struct mc_event_base_s
{
	void		 * 	added_list		;
	void	     *	active_list	    ;
	unsigned int 	event_num		;
	unsigned int 	event_active_num;
	
	/*
	 *mc_minheap	    minheap			;
	 */
	int				epoll_fd	    ;  //for epoll only 
	int			    ev_base_stop	;
	int				magic		    ;
	struct timeval	event_time		;	
}mc_event_base_t ;

让我们来看一个简单的 demo

/*_____________________test bellow ______________________*/
#define mc_sock_fd	int


#define DEFAULT_NET	AF_INET
#define DEFAULT_DATA_GRAM 	SOCK_STREAM
#define DEFAULT_PORT  		(1115)
#define	DEFAULT_BACKLOG		(200)

/* simple connection */
struct _connection
{
	int fd 			  ;
	mc_event_t  read  ;
	mc_event_t  write ;
	char buf[1024]    ;
	mc_event_base_t * base ;
};
void setreuseaddr( mc_sock_fd fd )
{
	int yes = 1 ;
	setsockopt( fd , SOL_SOCKET , SO_REUSEADDR , &yes , sizeof(int) );
}
int mc_socket()
{
	int retsock = socket(DEFAULT_NET,DEFAULT_DATA_GRAM,0) ;
	if( retsock < 0  )
	{
		/* we should add some debug information here
		fprintf(LOGPATH,"socket error\n");
		*/
		return -1 ;
	}
	return retsock ;
}		

int mc_bind(mc_sock_fd listenfd )
{
	struct sockaddr_in serveraddr ;
	bzero(&serveraddr,sizeof(serveraddr));

	serveraddr.sin_family = AF_INET ;
	serveraddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
	serveraddr.sin_port = htons(DEFAULT_PORT);
	return bind(listenfd,(struct sockaddr *)&serveraddr , sizeof(serveraddr ));
}

int mc_isten(mc_sock_fd listenfd)
{
	return listen(listenfd,DEFAULT_BACKLOG);
}



void handler_accept( int fd , short revent , void *args )
{
	struct sockaddr_in in_addr ;
	size_t in_len ;
	int s	;
	int done = 0 ;
	struct _connection * lc = (struct _connection *)args ;
	
	in_len = sizeof( in_addr );
	mc_setnonblocking(fd) ;
	while( !done )
	{
		s = accept( fd , (struct sockaddr *)&in_addr , &in_len );
		if( s == -1 )
		{
			if( (errno == EAGAIN )|| (errno == EWOULDBLOCK ) )
			{
				break;
			}
			else
			{
				perror("accept");
				break;
			}
		}
		if( s == 0 )
		{
			fprintf(stderr,"Accept a connection on %d \n",fd );
		}
		done = 1 ;
	}
		mc_setnonblocking(s) ;
		lc->fd = s ;
		mc_event_set( &(lc->read) , MC_EV_READ , lc->fd , handler_read , lc );
		
		
		mc_event_set( &(lc->write) , MC_EV_WRITE , lc->fd , handler_write , lc );
		mc_event_post( &(lc->write) , lc->base );
		 
		
}
void handler_read( int fd , short revent , void *args )
{
	mc_setnonblocking(fd) ;
	struct _connection * lc ;
	lc  = (struct _connection *)args ;
	read( fd , lc->buf , 1024 );
	mc_event_set( &(lc->write) , MC_EV_WRITE , lc->fd , handler_write , lc );
}

void handler_write( int fd , short revent , void *args )
{
	mc_setnonblocking(fd) ;
	struct _connection * lc ;
	lc  = (struct _connection *)args ;
	write( fd , lc->buf , 1024 );
	mc_event_set( &(lc->read) , MC_EV_READ , lc->fd , handler_read , lc );
}

void cab( int fd , short revent , void *args )
{
	mc_setnonblocking(fd) ;
	char buf[1024] = "xx00xx00xx00xx00\n";
	write(fd,buf,1024);
}
int main()
{
	mc_event_t mev ;
	mc_event_base_t  *base = mc_base_new() ;
	struct _connection lc ;
	lc.base = base ;
	
	int sockfd = mc_socket() ;
	mc_bind(sockfd);
	mc_isten(sockfd);
	
	mc_event_set( &(lc.read) , MC_EV_READ , sockfd , handler_accept , &lc );
	mc_event_post( &(lc.read) , base );
	mc_dispatch(base);
	return 0;
}

　　

首先：封装的几个套接口操作没有考虑错误处理，作为简单的实例。

定义了一个 connection 结构，用于表示每一个到来的连接，这里的 struct _connection 中包含读写事件和一个缓冲区，还有指向反应堆的指针和对应注册的fd

工作过程如下：（集中看  main函数）

（1）创建一个反应堆。

（2）实例化一个 connection

（3）创建套接口，bind,listen 老生常谈，这里就不多说了

（4）将这个监听套接口注册相应的回调函数，这里我们注册的是 handler_accept() 函数，回调函数类型都是  void *XXX(  int  , short , void *) ;

       当监听套接口发生可读事件时，第一次我们认为是相应的监听套接口得到了新的连接，所以，第一次调用的时候直接调用注册了的回调函数 handler_accept().

在handler_accept() 函数中，我们为这个连接的读写事件添加了相应的回调函数，并把连接描述符（不是监听描述符）注册到这个上。下次这个套接口可读的时候调用handler_read()，可写的时候调用handler_write(). 如果需要改变状态或改变回调函数，只需要一个状态机或者别的方式来确定需要的回调函数是哪一个，在我们的handler_write() 和 handler_read()中可以改变回调函数，代码所示。

PS:注意一点的是我们的事件是一个实例，不管是在connection结构中或是自己定义，都需要不断的向操作系统申请空间，如果采用对象池或者connection池的方式，可以减少服务器的负载。

总结：反应堆模式最基本的操作就是：注册事件（为需要监听的fd加入回调函数）----->将事件加入反应堆------>开始事件循环------>事件发生，调用回调函数。

异步操作的精髓就是在这里，而不是同步的等待每一个事件。下一章讲解这个反应堆的实现，越来越带感咯.