概述
Libev 是使用 Reactor 模型的实现的一个高性能事件循环库。
它的主要实现包括：
- 在结构上分离了事件处理逻辑和业务逻辑。
- 抽象出一套通用的多路复用接口，使得基于 Libev 编写的程序可以在不同的多路复用接口中切换（比如 Mac 上使用 kqueue，Linux 上使用 epoll），实现跨平台运行。
- 抽象 io/timer/signal 不同类型的事件，实现统一处理。
libev 的事件处理过程可以想象成如下的伪代码：
do_some_init()
while True:
t = caculate_loop_time()
deal_loop(t)
deal_with_pending_event()
do_some_clear()
首先做一些初始化操作，然后进入到循环中。
在循环中，首先计算出 waittime，然后调用 select/poll/epoll 等多路复用接口监听 fd。
如果发现有 fd 可用，就执行对应的回调函数。
主要数据类型：
-
EV_WATCHER
/* shared by all watchers */ #define EV_WATCHER(type) \\ int active; /* 表示 watcher 是否活跃，active = 1 表示还没被 stop 掉 */ \\ int pending; /* 存储 watcher 在 pendings 中的索引。大于零表示还没被处理。 * watcher 的回调函数被调用后，会设置为 0。 */ \\ int priority; /* 事件的优先级 */ \\ void *data; /* 回调函数所需要的数据 */ \\ void (*cb)(EV_P_ struct type *w, int revents); /* 回调函数 */ 作用：不同事件类型的共有信息。 -
EV_WATCHER_LIST
#define EV_WATCHER_LIST(type) \\ EV_WATCHER (type) \\ struct ev_watcher_list *next; /* 同一个文件描述符上可以被注册多个 watcher，比如：监听是否可读/可写 */ 作用：watcher 链表 -
ev_io
typedef struct ev_io { EV_WATCHER_LIST (ev_io) int fd; int events; } ev_io; 作用是：记录 IO 事件的基本信息。 ev_io 相比 ev_watcher 增加了 next, fd, events 的属性。 -
ANFD
/* file descriptor info structure */ typedef struct { WL head; /* 同一个 fd 上的所有 ev_watcher 事件 */ unsigned char events; /* the events watched for，通常被设置成所有 ev_watcher->events 的或集。 */ unsigned char reify; /* flag set when this ANFD needs reification (EV_ANFD_REIFY, EV__IOFDSET) * 默认值为 0，当调用 ev_io_start 后，reify 会被设置为 `w->events & EV__IOFDSET | EV_ANFD_REIFY`。 * 如果 reify 未被设置，则把 fd 添加到 fdchanges 中去。*/ ... } ANFD; 作用： 在管理 io 事件的时候，如何根据 fd 快速找到与其相关的事件，是一个需要考虑的问题。 Libev 的方法是用 anfds 数组来存所有 fd 信息的结构体，然后以 fd 值为索引直接找到对应的结构体。 -
ANPENDING
/* stores the pending event set for a given watcher */ typedef struct { W w; int events; /* the pending event set for the given watcher */ } ANPENDING; 作用：存储已准备好的 watcher，等待回调函数被调用。 -
ev_loop
struct ev_loop { double ev_rt_now; /* 当前的时间戳 */ int backend; /* 采用哪种多路复用方式, e.g. SELECT/POLL/EPOLL */ int activecnt; /* total number of active events ("refcount") */ int loop_done; /* 事件循环结束的标志，signal by ev_break */ int backend_fd; /* e.g. epoll fd, created by epoll_create*/ void (*backend_modify)(EV_P_ int fd, int oev, int nev)); /* 对应 epoll_ctl */ void (*backend_poll)(EV_P_ ev_tstamp timeout)); /* 对应 epoll_wait */ void (*invoke_cb)(struct ev_loop *loop); ANFD *anfds; /* 把初始化后的 ev_io 结构体绑定在 anfds[fd].head 事件链表上，方便根据 fd 直接查找。*/ int *fdchanges; /* 存放需要 epoll 监听的 fd */ ANPENDING *pendings [NUMPRI]; /* 存放等待被调用 callback 的 watcher */ } 作用：基本包含了 loop 循环所需的所有信息，为让注释更容易理解采用 epoll 进行说明。
详细可以参考：ev_vars.h 和 ev_wrap.h 文件。
## 执行流程：
- ev_io_init()
初始化 watcher 的 fd/events/callback。
- ev_io_start()
- ev_run()
## 几个关键数组的增/删/修改
### loop->anfds
> 在管理 io 事件的时候，如何根据 fd 快速找到与其相关的事件，是一个需要考虑的问题。Libev 的方法是用 anfds 数组来存所有 fd 信息的结构体，然后以 fd 值为索引直接找到对应的结构体。
这样以 fd 为索引，anfds[fd] 中记录 fd 的相关信息。
- 增：在 `ev_io_start()` 中，添加 watcher 到 `anfds[fd].head` 链表。
- 删：在 `ev_io_stop()` 中，删除 `anfds[fd].head` 链表中的 watcher。
- 修改：
- anfds[fd]->active：在 `ev_io_start() -> fd_change()` 中被修改 。
- anfds[fd]->events：在 `ev_run() -> fd_reify()` 中被修改 ，修改为所有 watcher->events 的或集。（每循环一次就需要更新一次，因为可能有新增/删除 watcher）
### loop->fdchanges
由 fd 组成的一维数组，存储需要交给 epoll 监听的 fd。
- 增：在`ev_io_start -> fd_change` 中，如果发现 `anfds[fd]->active` �不为 0，即需要监听 fd 的�某些事件，则添加 fd 到 fdchanges 中，fdchangescnt 加 1。
- 删：在 `ev_run -> fd_reify` 中，遍历 fdchanges 数组，对 fd 执行 `epoll_modify()`。遍历完 fdchanges 数组后，fdchangescnt 被设置为 0。
### loop->pendings
存储待处理的 watcher，这是一个二维数组，第一个维度的索引是 priority，表示事件的优先级（普通用法不需要关注），第二个维度的索引被记录在 watcher->pending，方便定位。
- 增：在 `ev_run -> epoll_poll -> fd_event` 中，发现有可用的 fd，则把对应的 watcher 添加到 pendings 数组，等待执行回调函数，pendingcnt 加 1。
- 删：在 `ev_run -> ev_invoke_pending` 中，遍历 pendings，执行 watcher 上的回调函数，然后 pendingcnt 减 1。
## Q & A：
#### Libev 是如何实现 Reactor 模型的？
需要先了解 Reactor 的 [基本结构](https://en.wikipedia.org/wiki/Reactor_pattern#Structure)。
- Resources（资源）: 对应 `ev_io` 结构，存放事件的基本信息。
- Synchronous Event Demultiplexer（同步事件�多路分用器）: 对应 `ev_run` 的实现，所有的资源都被 block 在一个大的循环中，然后�通过多路复用监听所有的 fd，发现有可用的 fd 就把对应的事件存放在 pendings 中待处理。
- Dispatcher（调度器）:对应 `ev_invoke_pending` 的实现，从 pendings 取出所有待处理的事件，执行对应的回调函数。
- Request Handler（事件处理函数）: 对应被注册到 watcher �上的 callback。
#### 应用程序会 block 在 ev_run 吗？如果是，事件的 callback 什么时候执行？
在外部看来，程序会 block 在 `ev_run`。在 libev 内部，ev_run 其实是在一个大的循环中，不断取出可用的 fd，并调用对应的 callback。
#### 当某个 callback 执行时间较长时候，是否会影响到其他 callback 的执行？
`ev_invoke_pending` 从 pendings 数组中取出待执行的 watcher，并执行对应的回调函数，是同步处理的过程。如果某一个 callback 执行时间很长，会�影响到其他程序。所以 callback 中尽量少执行 IO 操作。
## 参考资料：
- [Libev 事件库源码阅读笔记](http://c4fun.cn/blog/2014/03/06/libev-study/)
- [libev ev_io 源码分析](http://csrd.aliapp.com/?p=1604)
- [libev 设计分析](https://cnodejs.org/topic/4f16442ccae1f4aa270010a3)
- [Create TCP Echo Server using Libev](http://codefundas.blogspot.com/2010/09/create-tcp-echo-server-using-libev.html)
- [Reactor pattern](https://en.wikipedia.org/wiki/Reactor_pattern)
- [高性能网络编程6--reactor反应堆与定时器管理](http://blog.csdn.net/russell_tao/article/details/17452997)