Libev 官方文檔學習筆記 - 03：經常使用 watcher 接口

請注意這是 libev 而不是 libevent 的文章！

這篇文章是第三篇，主要講 libev 裏基本集中的 watcher。

本文地址：http://www.javashuo.com/article/p-nyfhulii-by.html

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ev_io：直接操做fd

這個 watcher 負責檢測文件描述符（如下簡稱fd）是否可寫入數據或者是讀出數據。最好是將fd設置爲非阻塞的。
　　注意有時候在調用read時是沒有數據的（返回0），此時一個一個非阻塞的read會獲得EAGAIN錯誤。

（如下兩個特殊問題，是 libev 文檔中特別提到的，可是我看不太懂……）

失蹤的 fd 的特殊問題

部分系統須要顯式地調用close（如kqueue、epoll），不然當一個 fd 消失、而新的 fd 進入，佔用同一個 fd 號時，libev不知道這是一個新的fd。
　　libev 一側解決的辦法是每次調用ev_io_set時，都假定這是一個新的 fd。

使用dup操做 fd 的特殊問題

一些後端（backend）不能註冊普通的 fd 事件，只能註冊underlying file descriptions，這意味着使用dup()或其餘奇怪操做的fd，只能由其中一個被接收到。
　　這沒有有效的解決辦法，除非將後端設置爲BACKEND_SELECT或EVBACKEND_POLL

關於文件的特殊問題

ev_io對於文件淚說沒有什麼用，只要文件存在，就當即會有時間。對於stdin和stdout，請謹慎使用，確保這二者沒有被重定向至文件。

關於 fork 的特殊問題

記得使用ev_loop_fork，而且使用EVFLAG_FORKCHECK。不過對於epoll和kqueue以外的無需擔憂。

關於SIGPIPE的問題

只是提醒一下：記得處理SIGPIPE事件。

關於accept一個沒法接受的鏈接

大多數 POSIX accpet 實現中在刪除由於錯誤而致使的鏈接時（如 fd 到達上限）都回產生一個錯誤的操做，好比使 accept 失敗但不拒絕鏈接，只產生ENFILE錯誤。但這個會致使 libev 仍是將其標記爲 ready 狀態。
　　推薦方法是列出全部的錯誤並記錄下來，或者是暫時關閉 watchers。

相關函數

void ev_io_init (ev_io *, callback, int fd, int events)
void ev_io_set (ev)io *, int fd, int events)

其中 events 能夠是EV_WRITE和EV_READ的組合。

示例

static void stdin_readable_db (struct ev_loop *loop,
                               ev_io *w,
                               int revents)
{
    ev_io_stop (loop, w)
    ......    // 從 w->fd 中進行read
}

......

some_init_func ()
{
    ......
    struct ev_loop *loop = ev_default_init (0);
    ev_io stdin_readable;
    ev_io_init (&stdin_readable, stdin_readable_db , STDIN_FILENO, EV_READ);
    ev_io_start (loop, &stdin_readable);
    ev_run (loop, 0);
    ...
}

ev_timer：相對超時機制

Libev 提供了一個相對超時機制的定時器。所謂的「相對」，就是說這個定時器的參數是：指定以當前時間爲基準，延遲多久出發事件。這個定時器與基於萬年曆的日期/時間是無關的，只基於系統單調時間。

循環定時器設計

下面列出一個以60秒爲單位的循環定時器做爲例子，來講明使用ev_timer的不一樣策略

1. 使用標準的初始化和中止 API 來重設

ev_timer_init (timer, callback, 60.0, 6.0);
ev_timer_start (loop, timer)

標準設置。或——

ev_timer_stop (loop, timer);
ev_timer_set (timer, 60.0, 0.0);
ev_timer_start (loop, timer)

這樣的設置，當每次有活躍時間時，中止timer，而且重啓它。第一個參數是首次超時，第二個參數是第二次開始的固定超時時間。
　　可是這樣的方法雖然比較簡易，可是時間不穩定，並且開銷較大

2. 使用ev_timer_again重設

使用ev_timer_again，能夠忽略ev_timer_start

ev_init (timer, callback);
timer->repeat = 60.0;
ev_timer_again (loop, start);

上面的初始化完成後，在 callback 裏調用：

timer->repeat = 60.0;
ev_timer_again (loop, timer);

能夠改變 timeout 值，無論 timer 是否 active

3. 讓 timer 超時，但視狀況從新配置

這個方式的基本思路是由於許多 timeout 時間都比 interval 大不少，此時要記住上一次活躍的時間，而後再 callback 中檢查真正的 timeout

ev_tstamp g_timeout = 60.0;
ev_tstamp g_last_activity;
ev_timer  g_timer;

static void callback (EV_P_ev_timer *w, int revents)
{
    ev_tstamp after = g_last_activity - ev_now(EV_A) + g_timeout;
    
    // 若是小於零，表示時間已經發生了，已超時
    if (after < 0.0) {
        ......    // 執行 timeout 操做
    }
    else {
        // callback 被調用了，可是卻有一些最近的活躍操做，說明未超時
        // 此時就按照須要設置的新超時事件來處理
        ev_timer_set (w, after, 0.0);
        ev_timer_start (loop, g_timer);
    }
}

啓用這種模式，記得初始化時將g_last_activity設置爲ev_now，而且調用一次callback (loop, &g_timer, 0)；當活躍時間到來時，只需修改全局的 timeout 變量便可，而後再調用一次 callback

g_timeout = new_value
ev_timer_stop (loop, &timer)
callback (loop, &g_timer, 0)

4. 爲 timer 使用雙向鏈表

使用場景：有成千上萬個請求，而且都須要 timeouts
　　當 timeout 開始前，計算 timeout 的值，而且將 timeout 放在鏈表末尾。而後當鏈表前面的項須要 fire 時。使用ev_timer來將其 fire 掉。
　　當有 activity 時，將 timer 從 list 中一處，重算 timeout，而且再附到 list 末尾，確保若是ev_timer已經被 list 的第一項取出時，更新它

「太早」的問題

假設在500.9秒的時候請求延時1秒，那麼當501秒到來時，可能致使 timeout，這就是「太早」問題。Libev的策略是對於這種狀況，在502秒時才執行 timeout。可是這又有「太晚」的問題，請程序員注意.

「假死」問題

Suspenged animation，也稱爲休眠，指的是將機子置於休眠狀態。注意不一樣的機子不一樣的系統這個行爲可能不同。
　　其中一種休眠是使得全部程序感受只是通過了很小的一段時間通常（時間跳躍）
　　推薦在SIGTSTP處理中調用ev_suspend和ev_resume

其餘注意點

ev_now_update()的開銷很大，請謹慎使用
　　Libev使用的時一個內部的單調時鐘而不是系統時鐘，而ev_timer則是基於系統時鐘的，因此在作比較的時候二者不一樣步。

相關函數

void ev_timer_init (ev_timer *, callback, ev_tstamp after, ev_tstamp repeat);
void ev_timer_set (ev_timer *, ev_tstamp after, ev_tstamp repeat);

若是repeat爲正，這個timer會重複觸發，不然只觸發一次。

void ev_timer_again (loop, ev_timer *)

ev_tstamp ev_timer_remaining (loop, ev_timer *)

ev_periodic：基於日曆的定時器

相關函數

void ev_periodic_init (ev_periodic *, callback, ev_tstamp offset, 
                       ev_tstamp interval, reschedule_cb)
void ev_periodic_set (ev_periodic *, ev_tstamp offset,
                      ev_tstamp interval, reschedule_cb)

如下是幾種不一樣應用場景的設置方法：

1. 絕對計時器：offset 等於絕對時間，interval 爲0，reschedule_cb 爲 NULL。在這種設置下，時鐘只執行一次，不重複
2. 重複內部時鐘：offset 小於等於 interval 值，interval 大於0，reschedule_cb 爲 NULL。這種設置下，watcher 永遠在每個（offset + N * interval）超時。
3. 手動排程模式：offset 忽略，reschedule_cb 設置。使用 callback 來返回下次的 trigger 時間。callback 原型爲：

ev_tstamp (*reschedule_cb)(ev_periodic *w, ev_tstamp now);

例程是：

static ev_tstamp my_scheduler (...)
{
    return now + 60.0;
}

相似於 Linux 內核的jiffies，返回下一個時間點。

這個timer很是便於用來提供諸如「下一個正午12點」之類的定時器。

void ev_periodic_again (loop, ev_periodic *)

關閉並重啓 watcher，參見前文。

ev_tstamp ev_periodic_at (ev_periodic *)

返回下一次觸發的絕對時間。

ev_signal：捕獲 signal 事件

在哦你跟一個 loop 能夠屢次觀測同一個 signal，可是沒法在多個 loop 中觀測同一個 signal。此外，SIGCHILD只能在 default loop 中監聽。

注意點

關於繼承 fork / execve / ptherad_create 的問題

在子進程調用 exec 以前，應當將 signal mask 重設爲你所需的默認值。最簡單的方法就是子進程作一個pthread_atfork()來重設。

關於線程信號處理

POSIX 的很多功能（如sigwait）只有在進程中的全部線程屏蔽了 signal 時才真正生效
　　爲了解決這個問題，若是真的要使用這些功能的話，建議在建立線程以前屏蔽全部的 signal，而且在建立 loops 的時候指定EVFLAG_NOSIGMASK，而後制定一個 thread 用來接收 signals。

相關函數

void _ev_signal_init (ev_signal *, callback, int signum)
void ev_signal_set (ev_signal *, int signum)

ev_child：子進程退出事件

當接收到SIGCHILD事件時，child watcher 觸發。大部分狀況下，子進程退出或被殺掉。只要這個 watcher 的 loop 未開始，你甚至能夠在 shild 被 fork 以後才加入 child watcher。
　　Ev_child 的優先級固定是EV_MAXPRI。

void ev_chile_init (ev_child *, callback, int pid, int trace)
void ev_child_set (ev_child *, int pid, int trace)

Pid 若是指定0的話，表示任意子進程。能夠在 ev_child 中觀察rstatus成員來了解子進程狀態。

int pid;

表示監控中的 pid，只讀。

int rpid;

可讀寫，表示檢測到狀態變化的 pid

int tstatus;

可讀寫，表示由 rpid 致使的進程的 exit/trace 狀態值。

ev_stat：監控文件屬性變化

使用 ev_stat 時，監控目標位置上無需存在文件，由於文件從「不存在」變爲存在也是一種狀態變化。
　　文件路徑必須是絕對路徑，不能存在「./」或「../」。
　　Ev_stat 的實現其實只是按期調用stat()來判斷文件屬性的變化，因此能夠指定檢查週期。指定0的話會使用默認事件週期。
　　正由於這是輪詢操做，因此這個功能不適合作大數據量或者是大併發檢測；同時，ev_stat 是異步的。

大文件支持

默認關閉大文件支持（使用32位的stat）。若是要使用大文件支持（ABI），libev 的做者在這裏吐槽，說你要遊說操做系統的發佈方去支持……囧rz

關於文件時間

有些系統的文件時間僅精確到秒，這就意味着 ev_stat 沒法區分秒如下的變更。

相關函數和數據成員

void ev_stat_init (ev_stat *, callback, const char *path, ev_tstamp interval);
void ev_stat_set (ev_stat *, const char *path, ev_tstamp interval);
void ev_stat_stat (loop, ev_stat *);

第三個函數使用新的文件 stat 值去更新 stat buffer，使用此函數來使得你作的一些配置更改不會被觸發。

ev_statdata attr

只讀，表明文件最近一次的狀態。ev_statdata和struct stat基本是相通的。

ev_statdata prev

文件上一次的狀態

ev_tstamp interval
const char *path

都是隻讀，字面意義上的意思。

ev_idle：無事可作時的事件

void ev_idle_init (ev_idle *, callback)

這個功能沒有研究過，暫記着把。

其餘事件（僅記錄）

ev_prepare 和 ev_check

ev_embed

ev_fork

ev_cleanup

ev_asunc

其餘函數

void ev_once (loop, int fd, int events, ev_tstamp timeout, callback)

從指定的f fd 中指定一個超時事件，這個函數的方便之處在於無需作 alloc/conf/start/stop/free。
　　Fd 能夠小於0，這樣就沒有 I/O 監控，而且「events」會被忽略。

void ev_feed_event (loop, int fd, int revents);

向一個 fd 發送事件。須要注意的是，這個功能貌似是隻能在 loop 內調用纔有效，異步地在 loop 的另外一個線程直接調用是無效的。

void ev_feed_signal_event (loop, signum)

向一個 loop 模擬 signal。參見 ev_feed_signal。

系列篇

Libev 官方文檔學習筆記（1）——概述和 ev_loop
Libev 官方文檔學習筆記（2）——watcher 基礎
Libev 官方文檔學習筆記（3）——經常使用 watcher 接口（本文）
使用 libev 構建 TCP 響應服務器的簡單流程