hostapd源代码分析（二）：hostapd的工作机制
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原文链接：http://blog.csdn.net/qq_21949217/article/details/46004433
在我的上一篇文章《hostapd源代码分析（一）：网络接口和BSS的初始化》中，介绍了两个重要的数据结构hostapd_iface和hostapd_data以及网络接口和BSS的初始化设置的过程。下面，我要在这一篇文章中详细介绍hostapd的工作机制。hostapd的模块结构如下
从上图中可以看出，hostapd通过一个叫做“event_loop”的核心模块来处理来自各个模块的事件。一开始我觉得hostapd是以多线程的方式来异步处理各个事件的，但其实hostapd从头到尾都是单一线程——是的，我们的hostapd是移植到的MIPS的嵌入式系统上面（我们用的是RouterStation Pro），这么多的线程在嵌入式Linux上面是不现实的。其实，hostapd是通过socket来接受其他模块发来的消息的，并通过select()或者poll()系统调用来轮询各个socket的描述符，一旦发现众多socket描述符中有可用的描述符时，便调用相应的回调函数来处理相关事件。（关于select()或者poll()的用法，请各位读者参考《Advanced Programming in the UNIX Environment》和《UNIX network programming》等书籍中的相关介绍，本文不做赘述）
首先，我们来看几个关于event loop的数据结构。打开src/utils/eloop.c，部分代码如下：
//eloop_sock表示一个注册的socket struct eloop_sock { int sock; //socket的描述符 void *eloop_data; //回调函数的第一个参数 void *user_data; //回调函数的第二个参数 eloop_sock_handler handler; //当事件发生时调用的回调函数入口 .... }; //eloop_sock_table表示已经注册的socket列表 struct eloop_sock_table { int count; //已注册的socket个数 struct eloop_sock *table; //具体的socket注册信息（描述符，回调函数参数，回调函数入口等） .... }; //eloop_data表示所有的socket事件 struct eloop_data { int max_sock; //所有socket描述符中的最大值 int count; /* sum of all table counts */ struct eloop_sock_table readers; //socket“读事件”列表 struct eloop_sock_table writers; //socket“写事件”列表 struct eloop_sock_table exceptions;//socket“意外事件”列表 .... };
再看几个关于event loop的函数：
int eloop_register_sock(int sock, eloop_event_type type, eloop_sock_handler handler, void *eloop_data, void *user_data) { struct eloop_sock_table *table; assert(sock >= 0); table = eloop_get_sock_table(type); return eloop_sock_table_add_sock(table, sock, handler, eloop_data, user_data); } void eloop_unregister_sock(int sock, eloop_event_type type) { struct eloop_sock_table *table; table = eloop_get_sock_table(type); eloop_sock_table_remove_sock(table, sock); } int eloop_register_read_sock(int sock, eloop_sock_handler handler, void *eloop_data, void *user_data) { return eloop_register_sock(sock, EVENT_TYPE_READ, handler, eloop_data, user_data); } void eloop_unregister_read_sock(int sock) { eloop_unregister_sock(sock, EVENT_TYPE_READ); }
我们先看看eloop_register_read_sock函数。很明显，这个函数是把socket描述符和期相对应的回调函数注册到socket描述符表中去。这个函数会调用eloop_register_sock函数，并设置EVENT_TYPE_READ标志，表示这个socket主要用于“读”（也即“接收”）。同理，eloop_unregister_read_sock和eloop_unregister_sock是用来把某个socket描述符从表中删除（一般在hostapd退出的时候调用）。接下来再看eloop是如何执行的，找到eloop_run()函数：
1 void eloop_run(void) 2 { 3 4 fd_set *rfds, *wfds, *efds; //读、写、意外文件描述符集合 5 struct timeval _tv; 6 int res; 7 struct os_reltime tv, now; 8 9 rfds = os_malloc(sizeof(*rfds)); 10 wfds = os_malloc(sizeof(*wfds)); 11 efds = os_malloc(sizeof(*efds)); 12 if (rfds == NULL || wfds == NULL || efds == NULL) 13 goto out; 14 15 while (!eloop.terminate && 16 (!dl_list_empty(&eloop.timeout) || eloop.readers.count > 0 || 17 eloop.writers.count > 0 || eloop.exceptions.count > 0)) { 18 struct eloop_timeout *timeout; 19 timeout = dl_list_first(&eloop.timeout, struct eloop_timeout, 20 list); 21 if (timeout) { 22 os_get_reltime(&now); 23 if (os_reltime_before(&now, &timeout->time)) 24 os_reltime_sub(&timeout->time, &now, &tv); 25 else 26 tv.sec = tv.usec = 0; 27 28 _tv.tv_sec = tv.sec; 29 _tv.tv_usec = tv.usec; 30 } 31 //通过FD_SET宏设置“读”、“写”、“意外”的文件描述符集合 32 eloop_sock_table_set_fds(&eloop.readers, rfds); 33 eloop_sock_table_set_fds(&eloop.writers, wfds); 34 eloop_sock_table_set_fds(&eloop.exceptions, efds); 35 //通过select()检查各个文件描述符的状态 36 res = select(eloop.max_sock + 1, rfds, wfds, efds, 37 timeout ? &_tv : NULL); 38 39 if (res < 0 && errno != EINTR && errno != 0) { 40 wpa_printf(MSG_ERROR, "eloop: %s: %s", <span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">"select"</span>, strerror(errno)); 41 goto out; 42 } 43 44 eloop_process_pending_signals(); 45 46 /* check if some registered timeouts have occurred */ 47 //检查是否有超时发生 48 timeout = dl_list_first(&eloop.timeout, struct eloop_timeout, 49 list); 50 if (timeout) { //如果有超时发生，执行相应的回调函数处理超时事件 51 os_get_reltime(&now); 52 if (!os_reltime_before(&now, &timeout->time)) { 53 void *eloop_data = timeout->eloop_data; 54 void *user_data = timeout->user_data; 55 eloop_timeout_handler handler = 56 timeout->handler; 57 eloop_remove_timeout(timeout); 58 handler(eloop_data, user_data); 59 } 60 61 } 62 63 if (res <= 0) 64 continue; 65 66 //处理各个socket的事件 67 eloop_sock_table_dispatch(&eloop.readers, rfds); 68 eloop_sock_table_dispatch(&eloop.writers, wfds); 69 eloop_sock_table_dispatch(&eloop.exceptions, efds); 70 } 71 72 eloop.terminate = 0; 73 out: 74 os_free(rfds); 75 os_free(wfds); 76 os_free(efds); 77 return; 78 }
通过以上代码，我们知道了hostapd实际上是通过select()机制来轮询检查各个socket的状态，一旦发现某个socket描述符可读、可写、或者是意外的话，就会通过eloop_sock_table_dispach函数来调用相应的回调函数去处理相关事件。其实，源代码中还有用poll()机制的实现，他们的原理都差不多，各位有兴趣的读者可以自行查阅。对了，上面的代码提到了eloop_sock_table_dispatch函数来处理各个socket事件，那么它是怎么实现的呢？我们看一下下面的代码：
static void eloop_sock_table_dispatch(struct eloop_sock_table *table, fd_set *fds) { int i; if (table == NULL || table->table == NULL) return; table->changed = 0; for (i = 0; i < table->count; i++) { //检查socket表中每个描述符是否可用（读、写、意外） if (FD_ISSET(table->table[i].sock, fds)) { //当某个socket描述符处于可用状态时，调用相应的回调函数来处理 table->table[i].handler(table->table[i].sock, table->table[i].eloop_data, table->table[i].user_data); if (table->changed) break; } } }
怎么样？看到了熟悉的FD_ISSET宏了吧？
在eloop_run()中，不光处理了各个socket描述符的事件，还有信号（比如按下Ctrl+C），超时（timeout）等事件的处理。这里不再赘述。到此，读者应该理解了hostapd的event loop工作机制了吧？了解了event loop的工作机制以后，我们就可以对hostapd的功能进行扩展了。比如我做的关于OpenFlow AP项目，我把hostapd和控制器（controller）之间交换数据的socket描述符和对应的回调函数加入到socket描述符表中去，hostapd就可以接收来自控制器的指令，并处理OpenFlow协议了。
