beanstalk源码剖析——网络框架

在beanstalk中，网络处理模块没有使用第三方库，而是作者自己实现的一个模块，总计代码不到100行。

是epoll的使用典范。

1. epoll_event

struct epoll_event结构如下：
struct epoll_event {
  __uint32_t events;  /* Epoll events */
  epoll_data_t data;  /* User data variable */
};
typedef union epoll_data {
                void ptr;
                int fd;
                __uint32_t u32;
                __uint64_t u64;
      } epoll_data_t;

beanstalk中将epoll_data存储一个socket抽象，结构如下：

struct Socket {
    int    fd;    //socket句柄
    Handle f;     //回调处理函数
    void   *x;    //回调函数输入参数
    int    added; //是否加入epoll
};

  

2. epoll处理

epoll操作包括包括创建epoll对象，将socket加入epoll对象，获取准备好的socket。

int
sockinit(void) //epoll初始化，非常简单，没有特殊处理
{
    epfd = epoll_create(1);
    if (epfd == -1) {
        twarn("epoll_create");
        return -1;
    }
    return 0;
}


int
sockwant(Socket *s, int rw) //管理epoll的socket，增删改
{
    int op;
    struct epoll_event ev = {};
    //epoll操作
    if (!s->added && !rw) {
        return 0;
    } else if (!s->added && rw) {
        s->added = 1;
        op = EPOLL_CTL_ADD;
    } else if (!rw) {
        op = EPOLL_CTL_DEL;
    } else {
        op = EPOLL_CTL_MOD;
    }
    //epoll_event的事件和数据,使用的是epoll默认的LT(level-trigger )模式
    switch (rw) {
    case 'r':
        ev.events = EPOLLIN;
        break;
    case 'w':
        ev.events = EPOLLOUT;
        break;
    }
    ev.events |= EPOLLRDHUP | EPOLLPRI;
    ev.data.ptr = s;

    return epoll_ctl(epfd, op, s->fd, &ev);
}


int
socknext(Socket **s, int64 timeout) //获取一个触发epoll事件的socket
{
    int r;
    struct epoll_event ev;

    r = epoll_wait(epfd, &ev, 1, (int)(timeout/1000000));
    if (r == -1 && errno != EINTR) {  //由于epoll_wait同步等待，有可能被信号中断，返回EINTR错误
        twarn("epoll_wait");
        exit(1);
    }
    //将事件转化为抽象的操作
    if (r) {
        *s = ev.data.ptr;
        if (ev.events & (EPOLLHUP|EPOLLRDHUP)) {
            return 'h';
        } else if (ev.events & EPOLLIN) {
            return 'r';
        } else if (ev.events & EPOLLOUT) {
            return 'w';
        }
    }
    return 0;

 

3. epoll在程序中的回调

    在beanstalk中，socket抽象包括两类：

    a. 监听socket，回调函数就是接受处理srvaccept

    b.和客户端连接socket，回调函数就是协议处理prothandle

    整体来说流程如下：

    a. Server负责初始化epoll；并将自己的监听socket加入epoll；

    b. 当客户端有连接的时候，监听socket通过接受处理srvaccept和客户端建立socket连接，并将其加入epoll；

    c. 时钟处理通过定时任务prottick，把超时的客户端连接socket加入epoll。

    这里的加入epoll，第一个是直接调用socketwant加入的，其他两种都是将socket放入协议处理文件的静态变量dirty中，

    然后调用update_conns()来完成的。

4. 网络处理流程总结

    a. Server创建epoll；

    b. 监听socket加入epoll，接受客户端连接h_accept、连接管理update_conns、关闭连接connclose调用socketwant处理socket请求；

    c. 在连接Conn.state为STATE_CLOSE时，或者事件fd和连接fd不同时，或者在update_conns中调用socketwant失败时，调用关闭连接；

    d. 接受客户端连接h_accept、协议处理prothandle、定时处理prottick三个函数，函数返回之前都要调用连接管理函数update_conns；

5.. 网络连接接受处理

void
h_accept(const int fd, const short which, Server *s)
{
    Conn *c;
    int cfd, flags, r;
    socklen_t addrlen;
    struct sockaddr_in6 addr;

    addrlen = sizeof addr;
    cfd = accept(fd, (struct sockaddr *)&addr, &addrlen);
    if (cfd == -1) {
        if (errno != EAGAIN && errno != EWOULDBLOCK) twarn("accept()");
        update_conns();
        return;
    }
    if (verbose) {
        printf("accept %d\n", cfd);
    }

    flags = fcntl(cfd, F_GETFL, 0);
    if (flags < 0) {
        twarn("getting flags");
        close(cfd);
        if (verbose) {
            printf("close %d\n", cfd);
        }
        update_conns();
        return;
    }

    r = fcntl(cfd, F_SETFL, flags | O_NONBLOCK);
    if (r < 0) {
        twarn("setting O_NONBLOCK");
        close(cfd);
        if (verbose) {
            printf("close %d\n", cfd);
        }
        update_conns();
        return;
    }

    c = make_conn(cfd, STATE_WANTCOMMAND, default_tube, default_tube);
    if (!c) {
        twarnx("make_conn() failed");
        close(cfd);
        if (verbose) {
            printf("close %d\n", cfd);
        }
        update_conns();
        return;
    }
    c->srv = s;
    c->sock.x = c;
    c->sock.f = (Handle)prothandle;
    c->sock.fd = cfd;

    r = sockwant(&c->sock, 'r');
    if (r == -1) {
        twarn("sockwant");
        close(cfd);
        if (verbose) {
            printf("close %d\n", cfd);
        }
        update_conns();
        return;
    }
    update_conns();
}