【Linux】浅谈eloop机制

目录

1.eloop 机制

2.eloop结构体

2.1.eloop_data结构体

2.2 Socket事件结构体

2.3 Timeout事件结构体

2.4 Signal事件结构体

3.eloop_init

4.eloop_run

4.1 signal事件

4.2 socket事件

4.3 timeout事件


1.eloop 机制


        主线程中启动事件监听机制,对不同的事件响应不同的处理函数。即所有的操作都是基于事件驱动的。事件驱动和消息驱动类似,主线程运行一个 event loop,等待事件的发生并处理它们。

2.eloop结构体

2.1.eloop_data结构体

 eloop.c中主要核心结构体为eloop_data,以下是eloop_data结构体:

eloop主要处理三大类型的Event事件:Socket事件,Timeout事件,Signal事件:

2.2 Socket事件结构体

      Socket事件:有 readers,writers,exceptions 三个 eloop_sock_table 结构体,
每个里面都有一个 eloop_sock 类型的指针table,这里可以将该指针变量理解成动态数组,
可以向各个table里面添加、删除 eloop_sock,
事件处理就是遍历 eloop_sock_table,依次运行里面的每个handler。

2.3 Timeout事件结构体

        Timeout事件:每个 struct eloop_timeout 都被放在一个双向链表中dl_list中,
链表头就是 eloop_data 中的“timeout”项。这些struct eloop_timeout按超时先后排序。

2.4 Signal事件结构体

        Signal事件:每个 struct eloop_signal 都通过 eloop_signal 类型的指针链接起来,下面是eloop_signal结构体:

3.eloop_init

  eloop为静态全局变量:

  eloop初始化函数为eloop_init,如下: 

  1.  通过os_memset将eloop结构体清0;
  2. 通过dl_list_init初始化双向链表prev和next指向eloop.timeout;
  3. 初始化eaders,writers,exceptionsSocket事件类型为EVENT_TYPE_READ、EVENT_TYPE_WRITE、EVENT_TYPE_EXCEPTION。

4.eloop_run

         下面结合eloop_run函数来分析eloop机制,部分内容摘自链接: wpa_supplicant之eloop_run分析

先看eloop_run源码:

void eloop_run(void)
{
	fd_set *rfds, *wfds, *efds;
	struct timeval _tv;
	int res;
	struct os_reltime tv, now;

	rfds = os_malloc(sizeof(*rfds));
	wfds = os_malloc(sizeof(*wfds));
	efds = os_malloc(sizeof(*efds));
	if (rfds == NULL || wfds == NULL || efds == NULL)
		goto out;

	while (!eloop.terminate &&
	       (!dl_list_empty(&eloop.timeout) || eloop.readers.count > 0 ||
		eloop.writers.count > 0 || eloop.exceptions.count > 0)) {
		struct eloop_timeout *timeout;

		if (eloop.pending_terminate) {
			/*
			 * This may happen in some corner cases where a signal
			 * is received during a blocking operation. We need to
			 * process the pending signals and exit if requested to
			 * avoid hitting the SIGALRM limit if the blocking
			 * operation took more than two seconds.
			 */
			eloop_process_pending_signals();
			if (eloop.terminate)
				break;
		}

		timeout = dl_list_first(&eloop.timeout, struct eloop_timeout,
					list);
		if (timeout) {
			os_get_reltime(&now);
			if (os_reltime_before(&now, &timeout->time))
				os_reltime_sub(&timeout->time, &now, &tv);
			else
				tv.sec = tv.usec = 0;
			_tv.tv_sec = tv.sec;
			_tv.tv_usec = tv.usec;
		}

		eloop_sock_table_set_fds(&eloop.readers, rfds);
		eloop_sock_table_set_fds(&eloop.writers, wfds);
		eloop_sock_table_set_fds(&eloop.exceptions, efds);
		res = select(eloop.max_sock + 1, rfds, wfds, efds,
			     timeout ? &_tv : NULL);
		if (res < 0 && errno != EINTR && errno != 0) {
			wpa_printf(MSG_ERROR, "eloop: %s: %s",
				   "select"

				   , strerror(errno));
			goto out;
		}

		eloop.readers.changed = 0;
		eloop.writers.changed = 0;
		eloop.exceptions.changed = 0;

		eloop_process_pending_signals();

		/* check if some registered timeouts have occurred */
		timeout = dl_list_first(&eloop.timeout, struct eloop_timeout,
					list);
		if (timeout) {
			os_get_reltime(&now);
			if (!os_reltime_before(&now, &timeout->time)) {
				void *eloop_data = timeout->eloop_data;
				void *user_data = timeout->user_data;
				eloop_timeout_handler handler =
					timeout->handler;
				eloop_remove_timeout(timeout);
				handler(eloop_data, user_data);
			}

		}

		if (res <= 0)
			continue;

		if (eloop.readers.changed ||
		    eloop.writers.changed ||
		    eloop.exceptions.changed) {
			 /*
			  * Sockets may have been closed and reopened with the
			  * same FD in the signal or timeout handlers, so we
			  * must skip the previous results and check again
			  * whether any of the currently registered sockets have
			  * events.
			  */
			continue;
		}

		eloop_sock_table_dispatch(&eloop.readers, rfds);
		eloop_sock_table_dispatch(&eloop.writers, wfds);
		eloop_sock_table_dispatch(&eloop.exceptions, efds);
	}

	eloop.terminate = 0;
out:
	os_free(rfds);
	os_free(wfds);
	os_free(efds);
	return;
}
eloop_run方法中的“死循环”:
	while (!eloop.terminate &&
	       (!dl_list_empty(&eloop.timeout) || eloop.readers.count > 0 ||
		eloop.writers.count > 0 || eloop.exceptions.count > 0))

如果eloop.terminate变为非零值,就会退出循环。这是为了提供一种从外部结束循环的方法。例如 void eloop_terminate(void) 方法。
如果eloop.terminate为零,只要timeout链表或者任一个Socket不为空,都会继续循环。

select系统调用的原型是:

int select(int nfds, fd_set *readfds, fd_set *writefds, fd_set *exceptfds, struct timeval *timeout);

关于select()函数的相关介绍,可见 select()函数用法

简单来讲:select函数可以同时监视多个文件描述符,并且可以监视三种事件。一旦某个文件描述符所指的对象发生了相应事件,就可以进行相应的处理。

在循环体里面:

(1)找到timeout链表的第一项(因为是按超时先后排序的,所以第一项肯定是最先超时的),计算超时时间距现在还有多久,并据此设置select的timeout参数。

(2)设置rfds,wfds和efds三个fd_set:方法是遍历各个eloop_sock_table,把每个sock描述符加入相应的fd_set里面。

(3)调用select。可能阻塞在此处。最大等待时间取决于“最快会发生的一次”timeout时间 。

(4)eloop_process_pending_signals(); 处理Signal事件。

(5)判断是否有timeout事件“超时”发生,如果是则调用其handler,并从timeout链表移除。然后继续下次循环。

(6)如果不是超时事件,则应该是rfds, wfds或者efds事件,fd_set里面会被改变,存放发生事件的描述符。因此分别遍历三个sock_table,如果其描述符在fd_set里面则调用其handler方法。

(7)继续下次循环。

我按循环中处理事件类型的先后顺序来分析
 

4.1 signal事件

 int eloop_register_signal(int sig, eloop_signal_handler handler,
 			  void *user_data)
 {
 	struct eloop_signal *tmp;
 
 	tmp = os_realloc_array(eloop.signals, eloop.signal_count + 1,
 			       sizeof(struct eloop_signal));
 	if (tmp == NULL)
 		return -1;

	tmp[eloop.signal_count].sig = sig;
	tmp[eloop.signal_count].user_data = user_data;
	tmp[eloop.signal_count].handler = handler;
	tmp[eloop.signal_count].signaled = 0;
	eloop.signal_count++;
	eloop.signals = tmp;
	signal(sig, eloop_handle_signal);

	return 0;
}

        别处调用 eloop_register_signal() 函数注册 signal 时,对应的 eloop_handle_signal 不会立即执行(初注册时将其 signaled置0)
        只有当 signal 发生时才会将此 signal 的 signaled加1,表示此类 signal 已收到并处于 pending 状态(如何做到的呢?见 signal(sig, eloop_handle_signal); eloop_handle_signal 会将此 signal 的 signaled加1且eloop_data的signaled加1)
       signal()函数用法见 signal()用法

      在select()超时或者有Socket事件方式时才会顺便调用eloop_process_pending_signals(), 对每个处于Pending状态的struct eloop_signal调用其handler。

4.2 socket事件


        在循环期间,外部调用 eloop_sock_table_add_sock() 函数往 eloop_sock_table 中添加 eloop_sock
eloop_sock_table_set_fds() 函数将 rfds/wfds/efds 对应 sock位用 FD_SET 置1
而后调用 select() 函数

        select()返回值:发生错误时返回-1,超时时返回0。如果发生监视的事件,返回相应的文件描述符。
        如果 select() 返回结果大于0,说明有socket事件发生,则调用 eloop_sock_table_dispatch() 依次处理三个 table(遍历三个table中的eloop_sock,调用其handler)

4.3 timeout事件

        eloop_date中维护一个 timeout 链表,按超时先后排序,依次处理

读者可自行把 eloop.c 和 eloop.h 中的一些 tool function读完

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