上一篇我們分享了：嵌入式開發必備：開源事件驅動庫 libevent

libevent作為一款強大的事件驅動庫，提供了bufferevent機制，極大地簡化了異步網絡編程，高效處理了數據收發。

本文我們一起來學習一下bufferevent。

一、bufferevent簡介

bufferevent是libevent提供的高級抽象層，用于處理帶緩沖的I/O操作。

它將底層的事件處理（如socket讀寫）與數據緩沖管理相結合，提供了統一且簡潔的接口。

通過bufferevent，開發者無需手動管理底層的I/O事件，只需關注數據的讀寫邏輯。

核心特性

• 自動緩沖區管理：內置輸入/輸出緩沖區，自動處理數據的讀寫和存儲
• 事件驅動：基于libevent的事件機制，支持異步非阻塞操作
• 超時控制：可設置讀寫超時，防止長時間阻塞
• SSL/TLS支持：原生支持安全通信，無需額外配置
• 可擴展性：支持自定義過濾器，實現數據轉換和處理
• 線程安全：提供線程安全接口，適用于多線程環境

二、bufferevent實戰

下面是一個基于bufferevent的簡易TCP客戶端示例，展示了如何使用bufferevent進行數據收發。

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

// 讀取回調函數
void read_cb(struct bufferevent *bev, void *ctx) {
    char buffer[1024];
    int n;
    
    // 從輸入緩沖區讀取數據
    while ((n = bufferevent_read(bev, buffer, sizeof(buffer)-1)) > 0) {
        buffer[n] = '\0';
        printf("收到服務器消息: %s", buffer);
    }
}

// 事件回調函數
void event_cb(struct bufferevent *bev, short events, void *ctx) {
    if (events & BEV_EVENT_CONNECTED) {
        printf("已連接到服務器\n");
        // 連接成功后發送數據
        bufferevent_write(bev, "Hello, server!\n", strlen("Hello, server!\n"));
    } elseif (events & BEV_EVENT_ERROR) {
        printf("發生錯誤: %s\n", strerror(errno));
    } elseif (events & (BEV_EVENT_EOF | BEV_EVENT_TIMEOUT)) {
        printf("連接關閉或超時\n");
    }
    
    // 發生錯誤時釋放資源
    if (events & (BEV_EVENT_ERROR | BEV_EVENT_EOF | BEV_EVENT_TIMEOUT)) {
        bufferevent_free(bev);
    }
}

int main(int argc, char **argv) {
    struct event_base *base;
    struct bufferevent *bev;
    struct sockaddr_in server_addr;
    
    // 初始化事件基
    base = event_base_new();
    if (!base) {
        fprintf(stderr, "創建事件基失敗\n");
        return1;
    }
    
    // 配置服務器地址
    memset(&server_addr, 0, sizeof(server_addr));
    server_addr.sin_family = AF_INET;
    server_addr.sin_port = htons(9999);
    evutil_inet_pton(AF_INET, "127.0.0.1", &server_addr.sin_addr);
    
    // 創建bufferevent
    bev = bufferevent_socket_new(base, -1, BEV_OPT_CLOSE_ON_FREE);
    if (!bev) {
        fprintf(stderr, "創建bufferevent失敗\n");
        event_base_free(base);
        return1;
    }
    
    // 設置回調函數
    bufferevent_setcb(bev, read_cb, NULL, event_cb, NULL);
    bufferevent_enable(bev, EV_READ | EV_WRITE);
    
    // 連接服務器
    if (bufferevent_socket_connect(bev, 
                                 (struct sockaddr *)&server_addr,
                                 sizeof(server_addr)) < 0) {
        fprintf(stderr, "連接失敗\n");
        bufferevent_free(bev);
        event_base_free(base);
        return1;
    }
    
    // 進入事件循環
    event_base_dispatch(base);
    
    // 清理資源
    event_base_free(base);
    return0;
}

編譯：

gcc -o bufferevent_test bufferevent_test.c -I/path/to/libev
ent/include -L/path/to/libevent/lib -levent -Wl,-rpath=/path/to/libevent/lib

需要先安裝libevent，服務端參考：嵌入式開發必備：開源事件驅動庫 libevent

運行：

三、bufferevent核心機制

1、核心機制

（1）緩沖區操作核心

• 輸入緩沖區：使用 evbuffer 管理接收到的數據，支持水位控制和回調
• 輸出緩沖區：使用 evbuffer 管理待發送的數據，支持高效的批量寫入

（2）事件觸發條件

• 讀回調：當輸入緩沖區數據量 >= 讀低水位 或 發生錯誤 / EOF
• 寫回調：當輸出緩沖區數據量 <= 寫低水位 或 發生錯誤

（3）掛起機制

• 讀掛起：當輸入緩沖區數據量 >= 讀高水位 或 手動掛起
• 寫掛起：當輸出緩沖區數據量 >= 寫高水位 或 底層寫入阻塞

（4）線程安全

• 使用遞歸鎖保護共享數據結構
• 提供 bufferevent_lock()/bufferevent_unlock() 接口
• 延遲回調機制避免在鎖內執行用戶代碼

2、源碼

bufferevent的源碼主要分布在以下文件中：

libevent/
├── bufferevent.c         # 基礎bufferevent實現
├── bufferevent_filter.c  # 過濾器實現
├── bufferevent_ssl.c     # SSL/TLS支持
├── evbuffer.c            # 緩沖區實現
├── evbuffer_list.c       # 鏈表式緩沖區實現

bufferevent 采用了 策略模式 設計，通過 struct bufferevent_ops 實現多態行為：

不同類型的 bufferevent（如 socket、filter、SSL）共享同一套接口，通過 be_ops 指針調用各自的實現函數。

（1）bufferevent的數據結構定義如下：

（2）水位控制結構：

• 讀水位：當輸入緩沖區數據超過 high 時停止讀取，低于 low 時恢復
• 寫水位：當輸出緩沖區數據低于 low 時觸發 writecb，超過 high 時暫停寫入

（3）數據讀取事件觸發流程

bufferevent_socket_new -> bufferevent_readcb -> bufferevent_trigger_nolock_ -> bufferevent_run_readcb_ -> bufev->readcb

（4）數據寫入觸發流程

bufferevent_socket_new -> bufferevent_writecb -> bufferevent_trigger_nolock_ -> bufferevent_run_writecb_ -> bufev->writecb