Libevent源码分析-----超时event的处理

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如何成为超时event：       

         Libevent允许创建一个超时event，使用evtimer_new宏。

[cpp] view plain copy

1. //event.h文件  
2. #define evtimer_new(b, cb, arg)        event_new((b), -1, 0, (cb), (arg))  

        从宏的实现来看，它一样是用到了一般的event_new，并且不使用任何的文件描述符。从超时event宏的实现来看，无论是evtimer创建的event还是一般event_new创建的event，都能使得Libevent进行超时监听。其实，使得Libevent对一个event进行超时监听的原因是：在调用event_add的时候，第二参数不能为NULL，要设置一个超时值。如果为NULL，那么Libevent将不会为这个event监听超时。下文统一称设置了超时值的event为超时event。

 

超时event的原理：

        Libevent对超时进行监听的原理不同于之前讲到的对信号的监听，Libevent对超时的监听的原理是，多路IO复用函数都是有一个超时值。如果用户需要Libevent同时监听多个超时event，那么Libevent就把超时值最小的那个作为多路IO复用函数的超时值。自然，当时间一到，就会从多路IO复用函数返回。此时对超时event进行处理即可。

        Libevent运行用户同时监听多个超时event，那么就必须要对这个超时值进行管理。Libevent提供了小根堆和通用超时(common timeout)这两种管理方式。下文为了叙述方便，就假定使用的是小根堆。

工作流程：

        下面来看一下超时event的工作流程。

设置超时值：

        首先调用event_add时要设置一个超时值，这样才能成为一个超时event。
[cpp] view plain copy

1. //event.c文件  
2. //在event_add中，会把第三个参数设为0.使得使用的是相对时间  
3. static inline int  
4. event_add_internal(struct event *ev, const struct timeval *tv,  
5.     int tv_is_absolute)  
6. {  
7.     struct event_base *base = ev->ev_base;  
8.     int res = 0;  
9.     int notify = 0;  
10.   
11.     //tv不为NULL,就说明是一个超时event,在小根堆中为其留一个位置  
12.     if (tv != NULL && !(ev->ev_flags & EVLIST_TIMEOUT)) {  
13.         if (min_heap_reserve(&base->timeheap,  
14.             1 + min_heap_size(&base->timeheap)) == -1)  
15.             return (-1);  /* ENOMEM == errno */  
16.     }  
17.   
18.     ...//将IO或者信号event插入到对应的队列中。  
19.   
20.   
21.     if (res != -1 && tv != NULL) {  
22.         struct timeval now;  
23.   
24.         //用户把这个event设置成EV_PERSIST。即永久event.  
25.         //如果没有这样设置的话，那么只会超时一次。设置了，那么就  
26.         //可以超时多次。那么就要记录用户设置的超时值。  
27.         if (ev->ev_closure == EV_CLOSURE_PERSIST && !tv_is_absolute)  
28.             ev->ev_io_timeout = *tv;  
29.   
30.         //该event之前被加入到超时队列。用户可以对同一个event调用多次event_add  
31.         //并且可以每次都用不同的超时值。  
32.         if (ev->ev_flags & EVLIST_TIMEOUT) {  
33.             /* XXX I believe this is needless. */  
34.             //之前为该event设置的超时值是所有超时中最小的。  
35.             //从下面的删除可知，会删除这个最小的超时值。此时多路IO复用函数  
36.             //的超时值参数就已经改变了。  
37.             if (min_heap_elt_is_top(ev))  
38.                 notify = 1; //要通知主线程。可能是次线程为这个event调用本函数  
39.   
40.             //从超时队列中删除这个event。因为下次会再次加入。  
41.             //多次对同一个超时event调用event_add,那么只能保留最后的那个。  
42.             event_queue_remove(base, ev, EVLIST_TIMEOUT);  
43.         }  
44.   
45.         //因为可以在次线程调用event_add。而主线程刚好在执行event_base_dispatch  
46.         if ((ev->ev_flags & EVLIST_ACTIVE) &&  
47.             (ev->ev_res & EV_TIMEOUT)) {//该event被激活的原因是超时  
48.               
49.             ...  
50.             event_queue_remove(base, ev, EVLIST_ACTIVE);  
51.         }  
52.   
53.         //获取现在的时间  
54.         gettime(base, &now);  
55.   
56.         //虽然用户在event_add时只需用一个相对时间，但实际上在Libevent内部  
57.         //还是要把这个时间转换成绝对时间。从存储的角度来说，存绝对时间只需  
58.         //一个变量。而相对时间则需两个，一个存相对值，另一个存参照物。  
59.         if (tv_is_absolute) { //该参数指明时间是否为一个绝对时间  
60.             ev->ev_timeout = *tv;  
61.         } else {  
62.             //参照时间 + 相对时间  ev_timeout存的是绝对时间  
63.             evutil_timeradd(&now, tv, &ev->ev_timeout);  
64.         }  
65.   
66.   
67.         //将该超时event插入到超时队列中  
68.         event_queue_insert(base, ev, EVLIST_TIMEOUT);  
69.   
70.         //本次插入的超时值，是所有超时中最小的。那么此时就需要通知主线程。  
71.         if (min_heap_elt_is_top(ev))  
72.             notify = 1;  
73.     }  
74.   
75.     //如果代码逻辑中是需要通知的。并且本线程不是主线程。那么就通知主线程  
76.     if (res != -1 && notify && EVBASE_NEED_NOTIFY(base))  
77.         evthread_notify_base(base);  
78.   
79.     return (res);  
80. }  

        对于同一个event，如果是IO event或者信号event，那么将无法多次添加。但如果是一个超时event，那么是可以多次添加的。并且对应超时值会使用最后添加时指明的那个，之前的统统不要，即替换掉之前的超时值。

        代码中出现了多次使用了notify变量。这主要是用在：次线程在执行这个函数，而主线程在执行event_base_dispatch。前面说到Libevent能对超时event进行监听的原理是：多路IO复用函数有一个超时参数。在次线程添加的event的超时值更小，又或者替换了之前最小的超时值。在这种情况下，都是要通知主线程，告诉主线程，最小超时值已经变了。关于通知主线程evthread_notify_base，可以参考博文《evthread_notify_base通知主线程》。

        代码中的第三个判断体中用到了ev->ev_io_timeout。但event结构体中并没有该变量。其实，ev_io_timeout是一个宏定义。
[cpp] view plain copy

1. //event-internal.h文件  
2. #define ev_io_timeout   _ev.ev_io.ev_timeout  

        要注意的一点是，在调用event_add时设定的超时值是一个时间段(可以认为隔多长时间就触发一次)，相对于现在，即调用event_add的时间，而不是调用event_base_dispatch的时间。

 

调用多路IO复用函数等待超时：

        现在来看一下event_base_loop函数，看其是怎么处理超时event的。

[cpp] view plain copy

1. //event.c文件  
2. int  
3. event_base_loop(struct event_base *base, int flags)  
4. {  
5.     const struct eventop *evsel = base->evsel;  
6.     struct timeval tv;  
7.     struct timeval *tv_p;  
8.     int res, done, retval = 0;  
9.   
10.     EVBASE_ACQUIRE_LOCK(base, th_base_lock);  
11.   
12.     base->running_loop = 1;  
13.   
14.     done = 0;  
15.     while (!done) {  
16.         tv_p = &tv;  
17.         if (!N_ACTIVE_CALLBACKS(base) && !(flags & EVLOOP_NONBLOCK)) {  
18.             // 根据Timer事件计算evsel->dispatch的最大等待时间(超时值最小)  
19.             timeout_next(base, &tv_p);  
20.         } else { //不进行等待  
21.             //把等待时间置为0，即可不进行等待，马上触发事件  
22.             evutil_timerclear(&tv);  
23.         }  
24.   
25.         res = evsel->dispatch(base, tv_p);  
26.   
27.         //处理超时事件，将超时事件插入到激活链表中  
28.         timeout_process(base);  
29.   
30.         if (N_ACTIVE_CALLBACKS(base)) {  
31.             int n = event_process_active(base);  
32.         }   
33.     }  
34.   
35. done:  
36.     base->running_loop = 0;  
37.     EVBASE_RELEASE_LOCK(base, th_base_lock);  
38.   
39.     return (retval);  
40. }  
41.   
42.   
43. //选出超时值最小的那个  
44. static int  
45. timeout_next(struct event_base *base, struct timeval **tv_p)  
46. {  
47.     /* Caller must hold th_base_lock */  
48.     struct timeval now;  
49.     struct event *ev;  
50.     struct timeval *tv = *tv_p;  
51.     int res = 0;  
52.   
53.     // 堆的首元素具有最小的超时值，这个是小根堆的性质。  
54.     ev = min_heap_top(&base->timeheap);  
55.   
56.     //堆中没有元素  
57.     if (ev == NULL) {  
58.         *tv_p = NULL;  
59.         goto out;  
60.     }  
61.   
62.     //获取当然时间  
63.     if (gettime(base, &now) == -1) {  
64.         res = -1;  
65.         goto out;  
66.     }  
67.   
68.     // 如果超时时间<=当前时间，不能等待，需要立即返回  
69.     // 因为ev_timeout这个时间是由event_add调用时的绝对时间 + 相对时间。所以ev_timeout是  
70.     // 绝对时间。可能在调用event_add之后，过了一段时间才调用event_base_diapatch,所以  
71.     // 现在可能都过了用户设置的超时时间。  
72.     if (evutil_timercmp(&ev->ev_timeout, &now, <=)) {  
73.         evutil_timerclear(tv); //清零，这样可以让dispatcht不会等待，马上返回  
74.         goto out;  
75.     }  
76.   
77.     // 计算等待的时间=当前时间-最小的超时时间  
78.     evutil_timersub(&ev->ev_timeout, &now, tv);  
79.   
80. out:  
81.     return (res);  
82. }  

        上面代码的流程是：计算出本次调用多路IO复用函数的等待时间，然后调用多路IO复用函数中等待超时。

激活超了时的event：

        上面代码中的timeout_process函数就是处理超了时的event。

[cpp] view plain copy

1. //event.c文件  
2. //把超时了的event，放到激活队列中。并且，其激活原因设置为EV_TIMEOUT  
3. static void  
4. timeout_process(struct event_base *base)  
5. {  
6.     /* Caller must hold lock. */  
7.     struct timeval now;  
8.     struct event *ev;  
9.   
10.     if (min_heap_empty(&base->timeheap)) {  
11.         return;  
12.     }  
13.   
14.     gettime(base, &now);  
15.   
16.     //遍历小根堆的元素。之所以不是只取堆顶那一个元素，是因为当主线程调用多路IO复用函数  
17.     //进入等待时，次线程可能添加了多个超时值更小的event  
18.     while ((ev = min_heap_top(&base->timeheap))) {  
19.         //ev->ev_timeout存的是绝对时间  
20.         //超时时间比此刻时间大，说明该event还没超时。那么余下的小根堆元素更不用检查了。  
21.         if (evutil_timercmp(&ev->ev_timeout, &now, >))  
22.             break;  
23.   
24.   
25.         //下面说到的del是等同于调用event_del.把event从这个event_base中(所有的队列都)  
26.         //删除。event_base不再监听之。  
27.         //这里是timeout_process函数。所以对于有超时的event，才会被del掉。  
28.         //对于有EV_PERSIST选项的event，在处理激活event的时候，会再次添加进event_base的。  
29.         //这样做的一个好处就是，再次添加的时候，又可以重新计算该event的超时时间(绝对时间)。  
30.         event_del_internal(ev);  
31.   
32.         //把这个event加入到event_base的激活队列中。  
33.         //event_base的激活队列又有该event了。所以如果该event是EV_PERSIST的，是可以  
34.         //再次添加进该event_base的  
35.         event_active_nolock(ev, EV_TIMEOUT, 1);  
36.     }  
37. }  

        当从多路IO复用函数返回时，就检查时间小根堆，看有多少个event已经超时了。如果超时了，那就把这个event加入到event_base的激活队列中。并且把这个超时del(删除)掉，这主要是用于非PERSIST 超时event的。删除一个event的具体操作可以查看这里。

        把一个event添加进激活队列后的工作流程可以参考《Libevent工作流程探究》一文。

处理永久超时event：

        现在来看一下如果该超时event有EV_PERSIST选项，在后面是怎么再次添加进event_base，因为前面的代码注释中已经说了，在选出超时event时，会把超时的event从event_base中delete掉。
[cpp] view plain copy

1. //event.c文件  
2. int  
3. event_assign(struct event *ev, struct event_base *base, evutil_socket_t fd,   
4.                   short events, void (*callback)(evutil_socket_t, short, void *), void *arg)  
5. {  
6.     ...  
7.     if (events & EV_PERSIST) {  
8.         ev->ev_closure = EV_CLOSURE_PERSIST;  
9.     } else {  
10.         ev->ev_closure = EV_CLOSURE_NONE;  
11.     }  
12.       
13.     return 0;  
14. }  
15.   
16.   
17. static int  
18. event_process_active_single_queue(struct event_base *base,  
19.     struct event_list *activeq)  
20. {  
21.     struct event *ev;  
22.   
23.     //遍历同一优先级的所有event  
24.     for (ev = TAILQ_FIRST(activeq); ev; ev = TAILQ_FIRST(activeq)) {  
25.   
26.         //下面这个if else 是用于IO event的。这里贴出，是为了了解一些非超时event是  
27.         //怎么处理永久事件(EV_PERSIST)的。  
28.         //如果是永久事件，那么只需从active队列中删除。  
29.         if (ev->ev_events & EV_PERSIST)  
30.             event_queue_remove(base, ev, EVLIST_ACTIVE);  
31.         else //不是的话，那么就要把这个event删除掉。  
32.             event_del_internal(ev);  
33.           
34.   
35.         switch (ev->ev_closure) {  
36.         //这个case只对超时event的EV_PERSIST才有用。IO的没有用  
37.         case EV_CLOSURE_PERSIST:  
38.             event_persist_closure(base, ev);  
39.             break;  
40.               
41.         default: //默认是EV_CLOSURE_NONE  
42.         case EV_CLOSURE_NONE:  
43.             //没有设置EV_PERSIST的超时event，就只有一次的监听机会  
44.             (*ev->ev_callback)(  
45.                 ev->ev_fd, ev->ev_res, ev->ev_arg);  
46.             break;  
47.         }  
48.     }  
49. }  
50.   
51.   
52. static inline void  
53. event_persist_closure(struct event_base *base, struct event *ev)  
54. {  
55.     //在event_add_internal函数中，如果是超时event并且有EV_PERSIST，那么就会把ev_io_timeout设置成  
56.     //用户设置的超时时间(相对时间)。否则为0。即不进入判断体中。  
57.     //说明这个if只用于处理具有EV_PERSIST属性的超时event  
58.     if (ev->ev_io_timeout.tv_sec || ev->ev_io_timeout.tv_usec) {  
59.         struct timeval run_at, relative_to, delay, now;  
60.         ev_uint32_t usec_mask = 0;  
61.   
62.         gettime(base, &now);  
63.    
64.         //delay是用户设置的超时时间。event_add的第二个参数  
65.         delay = ev->ev_io_timeout;  
66.         //是因为超时才执行到这里，event可以同时监听多种事件。如果是由于可读而执行  
67.         //到这里，那么就说明还没超时。  
68.         if (ev->ev_res & EV_TIMEOUT) { //如果是因为超时而激活，那么下次超时就是本次超时的  
69.             relative_to = ev->ev_timeout; // 加上 delay 时间。  
70.         } else {  
71.             relative_to = now; //重新计算超时值  
72.         }  
73.           
74.         evutil_timeradd(&relative_to, &delay, &run_at);  
75.         //无论relative是哪个时间，run_at都不应该小于now。  
76.         //如果小于，则说明是用户手动修改了系统时间，使得gettime()函数获取了一个  
77.         //之前的时间。比如现在是9点，用户手动调回到7点。  
78.         if (evutil_timercmp(&run_at, &now, <)) {  
79.             //那么就以新的系统时间为准  
80.             evutil_timeradd(&now, &delay, &run_at);  
81.         }  
82.   
83.         //把这个event再次添加到event_base中。注意，此时第三个参数为1，说明是一个绝对时间  
84.         event_add_internal(ev, &run_at, 1);  
85.     }  
86.     EVBASE_RELEASE_LOCK(base, th_base_lock);  
87.     (*ev->ev_callback)(ev->ev_fd, ev->ev_res, ev->ev_arg);//执行回调函数  
88. }  

        这段代码的处理流程是：如果用户指定了EV_PERSIST，那么在event_assign中就记录下来。在event_process_active_single_queue函数中会针对永久event进行调用event_persist_closure函数对之进行处理。在event_persist_closure函数中，如果是一般的永久event，那么就直接调用该event的回调函数。如果是超时永久event，那么就需要再次计算新的超时时间，并将这个event再次插入到event_base中。

        这段代码也指明了，如果一个event因可读而被激活，那么其超时时间就要重新计算。而不是之前的那个了。也就是说，如果一个event设置了3秒的超时，但1秒后就可读了，那么下一个超时值，就要重新计算设置，而不是2秒后。

 

 

        从前面的源码分析也可以得到：如果一个event监听可读的同时也设置了超时值，并且一直没有数据可读，最后超时了，那么这个event将会被删除掉，不会再等。