hostapd源代碼分析（二）：hostapd的工做機制

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　　在個人上一篇文章《hostapd源代碼分析（一）：網絡接口和BSS的初始化》中，介紹了兩個重要的數據結構hostapd_iface和hostapd_data以及網絡接口和BSS的初始化設置的過程。下面，我要在這一篇文章中詳細介紹hostapd的工做機制。hostapd的模塊結構以下

從上圖中能夠看出，hostapd經過一個叫作「event_loop」的核心模塊來處理來自各個模塊的事件。一開始我以爲hostapd是以多線程的方式來異步處理各個事件的，但其實hostapd從頭至尾都是單一線程——是的，咱們的hostapd是移植到的MIPS的嵌入式系統上面（咱們用的是RouterStation Pro），這麼多的線程在嵌入式Linux上面是不現實的。其實，hostapd是經過socket來接受其餘模塊發來的消息的，並經過select()或者poll()系統調用來輪詢各個socket的描述符，一旦發現衆多socket描述符中有可用的描述符時，便調用相應的回調函數來處理相關事件。（關於select()或者poll()的用法，請各位讀者參考《Advanced Programming in the UNIX Environment》和《UNIX network programming》等書籍中的相關介紹，本文不作贅述）

　　首先，咱們來看幾個關於event loop的數據結構。打開src/utils/eloop.c，部分代碼以下：

//eloop_sock表示一個註冊的socket  
struct eloop_sock {  
    int sock; //socket的描述符  
    void *eloop_data; //回調函數的第一個參數  
    void *user_data; //回調函數的第二個參數  
    eloop_sock_handler handler; //當事件發生時調用的回調函數入口  
    ....  
};  
  
//eloop_sock_table表示已經註冊的socket列表  
struct eloop_sock_table {  
    int count; //已註冊的socket個數  
    struct eloop_sock *table; //具體的socket註冊信息（描述符，回調函數參數，回調函數入口等）  
    ....  
};  
  
//eloop_data表示全部的socket事件  
struct eloop_data {  
        int max_sock; //全部socket描述符中的最大值  
        int count; /* sum of all table counts */  
        struct eloop_sock_table readers; //socket「讀事件」列表  
        struct eloop_sock_table writers; //socket「寫事件」列表  
        struct eloop_sock_table exceptions;//socket「意外事件」列表  
        ....  
};  

再看幾個關於event loop的函數：

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);  
}  

咱們先看看eloop_register_read_sock函數。很明顯，這個函數是把socket描述符和期相對應的回調函數註冊到socket描述符表中去。這個函數會調用eloop_register_sock函數，並設置EVENT_TYPE_READ標誌，表示這個socket主要用於「讀」（也即「接收」）。同理，eloop_unregister_read_sock和eloop_unregister_sock是用來把某個socket描述符從表中刪除（通常在hostapd退出的時候調用）。接下來再看eloop是如何執行的，找到eloop_run()函數：

 1 void eloop_run(void)  
 2 {  
 3   
 4     fd_set *rfds, *wfds, *efds; //讀、寫、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                 //經過FD_SET宏設置「讀」、「寫」、「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                 //經過select()檢查各個文件描述符的狀態  
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                 //檢查是否有超時發生  
48         timeout = dl_list_first(&eloop.timeout, struct eloop_timeout,  
49                     list);  
50         if (timeout) { //若是有超時發生，執行相應的回調函數處理超時事件  
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                 //處理各個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 }  

經過以上代碼，咱們知道了hostapd其實是經過select()機制來輪詢檢查各個socket的狀態，一旦發現某個socket描述符可讀、可寫、或者是意外的話，就會經過eloop_sock_table_dispach函數來調用相應的回調函數去處理相關事件。其實，源代碼中還有用poll()機制的實現，他們的原理都差很少，各位有興趣的讀者能夠自行查閱。對了，上面的代碼提到了eloop_sock_table_dispatch函數來處理各個socket事件，那麼它是怎麼實現的呢？咱們看一下下面的代碼：

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++) { //檢查socket表中每一個描述符是否可用（讀、寫、意外）  
        if (FD_ISSET(table->table[i].sock, fds)) {  
                        //當某個socket描述符處於可用狀態時，調用相應的回調函數來處理  
            table->table[i].handler(table->table[i].sock,  
                        table->table[i].eloop_data,  
                        table->table[i].user_data);  
            if (table->changed)  
                break;  
        }  
    }  
}  

怎麼樣？看到了熟悉的FD_ISSET宏了吧？

 　　在eloop_run()中，不光處理了各個socket描述符的事件，還有信號（好比按下Ctrl+C），超時（timeout）等事件的處理。這裏再也不贅述。到此，讀者應該理解了hostapd的event loop工做機制了吧？瞭解了event loop的工做機制之後，咱們就能夠對hostapd的功能進行擴展了。好比我作的關於OpenFlow AP項目，我把hostapd和控制器（controller）之間交換數據的socket描述符和對應的回調函數加入到socket描述符表中去，hostapd就能夠接收來自控制器的指令，並處理OpenFlow協議了。