一.Libevent在window上的实现-->iocp
1.iocp是什么
IOCP (Input/Output Completion Ports) 是 Windows 操作系统提供的一种高性能、可扩展的异步 I/O 模型。这种模型基于事件驱动，可以大幅提升 I/O 操作的效率和并发量，尤其适合处理大量连接和大量数据流的网络应用。IOCP 主要包含三个组件：I/O 端口、完成端口和工作者线程池。I/O 端口用来描述文件句柄或套接字，完成端口用来存储已完成的 I/O 请求以及通知工作者线程处理请求，工作者线程池则负责执行 I/O 操作和相关的业务逻辑。
2.iocp基本原理
IOCP 的基本原理是通过事件驱动的方式来处理 I/O 请求，以避免传统的阻塞式 I/O 操作带来的性能问题。具体来说，IOCP 通过以下几个步骤完成异步 I/O 操作：
(1)应用程序首先创建一个或多个 I/O 端口，并将它们关联到套接字或文件句柄上。
(2)当应用程序需要进行 I/O 操作时，它调用系统级别的 API，将请求提交到 I/O 端口上。
(3)操作系统内核将 I/O 请求与相应的 I/O 端口关联，并立即返回，使得应用程序可以继续执行其他操作。
(4)内核在后台异步地执行 I/O 操作，并将结果存储在完成队列中。
(5)当 I/O 操作完成时，内核会通知完成端口，并将完成信息添加到完成队列中。
(6)应用程序通过调用 GetQueuedCompletionStatus() 函数获取完成队列中的已完成请求，并按需处理它们。
(7)如果完成队列为空，则应用程序可以等待新的完成事件发生，或者继续执行其他操作。
以上过程中，工作者线程负责从完成队列中取出已完成的 I/O 请求，并进行相应的处理。由于这些线程都是从线程池中获取的，因此可以有效地管理和控制线程的数量和使用情况，从而提高系统的效率和稳定性。
3.应用场景
IOCP 的高性能、可扩展特性使其广泛应用于以下几个领域：
(1)网络编程。IOCP 可以帮助网络应用程序实现高并发、低延迟的数据传输，尤其适合处理大量连接和大量数据流的场景，如网络游戏、在线聊天、视频流媒体等。
(2)数据库操作。IOCP 可以加速数据库操作中的文件读写、网络传输等 I/O 操作，提升数据库系统的性能和稳定性。
(3)高性能服务器开发。IOCP 可以作为一种高效的事件驱动模型，帮助服务器应用程序快速响应客户端请求，提高系统的吞吐量和并发度。
(4)多线程编程。IOCP 可以帮助开发者实现多线程编程中的任务分配和负载均衡，提高代码执行效率和并行度。
总之，IOCP 在需要高性能、高并发、低延迟的应用场景下具有很大的优势，并且可以有效地避免传统阻塞式 I/O 带来的性能问题。
二.reactor简介
reactor最重要的两个元素：IO和事件。既然libevent封装了reactor，那么需要了解reactor中IO、事件以及它们之间的关系。
1、IO
IO处理是同步的；不管是阻塞模式还是非阻塞模式，都是同步操作。reactor中IO分为： （1）IO检测：通过IO多路复用来检测，检测IO是否就绪。 （2）IO操作：从网络协议栈中读取数据、用户层将数据写入网络协议栈中、接收连接、发起建立连接等。
2、事件
事件处理是异步的；reactor中处理事件是先注册事件，然后有一个事件循环，在事件循环中检测事件是否就绪，如果事件就绪了才会处理事件。注册事件和事件循环是在两个不同的流程中进行的。 reactor网络编程的主体思想是将对IO的处理转换为对事件的处理。事件分为： （1）读事件 （2）写事件 （3）异常事件
3、IO与事件的关系
先注册事件，事件就绪时操作IO。IO与事件的关系主要体现在 （1）检测IO是否就绪（通过IO多路复用）是在事件循环中进行的；（2）事件触发之后开始处理事件，处理事件过程中涉及到IO操作。
三 .Libevent工作流程
Libevent 的工作流程可以概括为以下几个步骤：
初始化：
调用 event_base_new()（或旧版本的 event_init()）来创建和初始化一个 event_base 实例，这是 Libevent 的核心结构，它代表了一个事件循环。
创建事件：
使用 event_new() 或 event_assign() 创建一个 event 实例，并设置其文件描述符、事件类型（如 EV_READ、EV_WRITE）、事件回调函数以及用户数据。
添加事件：
调用 event_add() 将事件添加到 event_base 中，可以指定一个超时时间，这样事件会在指定的时间后被触发。
事件循环：
调用 event_base_dispatch() 开始事件循环。这个函数会阻塞，直到至少有一个事件准备好。
在内部，Libevent 会根据操作系统的支持选择合适的事件多路复用机制（如 epoll、select、kqueue）来等待事件。
事件处理：
当事件准备好时，Libevent 会调用与之关联的回调函数。
回调函数执行完毕后，Libevent 会继续监听其他事件。
修改或删除事件：
可以通过 event_del() 从 event_base 中删除事件，或者通过 event_add() 修改事件的超时时间或重新添加事件。
清理：
当不再需要事件循环时，可以调用 event_base_free() 来释放 event_base 实例，这将清理所有关联的资源。
在整个工作流程中，Libevent 提供了高效的事件管理机制，使得开发者可以专注于事件的处理，而无需关心底层的IO多路复用细节。此外，Libevent 还提供了缓冲事件（bufferevent）等高级接口，进一步简化了非阻塞IO的处理。
四. libevent解决了网络编程哪些痛点？
1.高效的网络缓冲区
在内核中有读缓冲区和写缓冲区，减少用户态和内核态的切换。
用户态读缓冲区的存在是为了处理粘包的问题，因为网络协议栈是不知道用户界定数据包的格式，没法确定一个完整的数据包。
用户态写缓冲区的存在是因为用户根本不清楚内核写缓存区的状态，需要把没有写出去的数据缓存起来等待下次写事件时把数据写出去。
buffer的设计有三种类型： （1）固定数组，固定长度。限定了处理数据包的能力，没有动态伸缩的能力；需要频繁挪动数据。 （2）ring buffer(环形缓冲区)。可伸缩性差。 （3）chain buffer(链式缓冲区)。解决可伸缩性差的问题，避免频繁挪动数据；同时也引进了新的问题，一个数据可能在多个buffer中都有，即数据分割，这会导致多次系统调用，从而引起中断上下文的切换。解决办法是使用readv()将内核中连续的buffer读到用户态不连续的buffer中，writev()把用户态不连续的buffer写到内核连续的buffer中；从而减少系统调用。
2.IO函数使用与网络原理
（1）有了libevent可以不使用IO函数。因为如果使用IO函数，既需要知道这些IO函数里面的系统调用返回值的含义。 （2）有了libevent就可以不清楚数据拷贝原理。 （3）有了libevent就可以不清楚网络原理以及网络编程流程。 （4）有了libevent只需要知道事件处理，IO操作完全交由libevent处理。
3.多线程
加锁的效果比较好。 一个线程尽量只处理一个reactor的事件。 （1）buffer加锁时，读要读出一个完整的数据包。 （2）buffer加锁时，写要写一个完整的数据包。
总结
-
libevent是一个事件通知库，目标是对事件编程；它封装了reactor。
-
reactor需要关注的几个点：IO分为IO检测（IO多路复用检测IO是否就绪）、IO操作；必须明白IO处理是同步到，而事件处理是异步的（注册事件和事件就绪时触发事件回调是不在同一个流程进行的）。
-
libevent使用层次有：在事件中自己处理IO和只需要处理业务逻辑（libevent内部处理IO）两种方式。
-
libevent的封装层次：通常，把事件对象绑定到reactor对象上面；需要熟悉事件操作、事件处理、事件循环。
-
libevent解决了网络编程中IO函数处理的痛点，因为多线程环境下很难处理IO函数的返回值，以及很难控制数据安全性。
6 .libevent具有高效的网络缓冲区，evbuffer采用chain buffer(链式缓冲区)类型的缓冲区，伸缩性好而且不需要频繁挪动数据