Pistache源码分析 —— Transport类

前言

Transport类包装了Reactor的worker线程运行所需的所有接口,Reactor的主要功能包括执行epoll循环等待Http请求,而Transport提供了调用用户定义的Handler的接口,这样来看,如果Handler对应的是HTTP协议,Transport就是恰似TCP协议了,这是我对于为啥叫Transport的原因。

Transport类所提供的功能包括:

  1. 新连接到达时,Listener类调用Transport的handleNewPeer,将peer添加到Transport的peersQueue中,同时处理peersQueue,将新连接的client-fd添加到Reactor的epoll中
  2. HTTP请求到达时,读入数据,然后将数据交给Handler类进行解析,进而调用用户的处理函数
  3. 实现异步写操作
  4. 实现对线程的资源统计
  5. 实现定时机制
  6. 对于长连接,实现超时断开,并清除连接

Aio::Handler

Transport类的基类是Aio::Handler,这就为什么我一直在其他的帖子中混用handler和transport,并称其为Reactor的处理函数。

成员变量

struct Context
{
    friend class SyncImpl;
    Context(): tid(){ }
    std::thread::id thread() const { return tid; }
private:
    std::thread::id tid;
};
  • Reactor::Key key_
    根据Reactor的设计,每个reactor_可以拥有多个不同的transport,这里的key值,就是reactor_为没个不同的transport打上的标签,通俗的讲,就是reactor_的transport数组索引。

成员函数

Aio::Handler主要定义了两个虚函数:

  • virtual void onReady(const FdSet& fds) = 0;
    当reactor_的epool监听到事件时,比如HTTP请求到达,会调用此函数,然后根据到达的事件类型调用相应的处理函数。
  • virtual void registerPoller(Polling::Epoll& poller) = 0;
    前面提到的各个功能(2,4,5,6,7)都是利用epool+eventfd机制实现的,因此registerPoller就是将eventfd注册到epoll上

Tcp::Transport : Aio::Handler

成员变量&&相关成员(按前言中的功能顺序)

关于PollableQueue,参阅Pistache源码分析 —— PollableQueue类

  1. 处理新连接
    • PollableQueue<PeerEntry> peersQueue; <private | var>
    • void handleNewPeer(const std::shared_ptr<Peer>& peer); <public | func>
    • void handlePeerQueue(); <private | func>
    • void handlePeer(const std::shared_ptr<Peer>& peer); <private | func>
  2. 处理http请求
    • std::shared_ptr<Tcp::Handler> handler_; <private | var>
    • void handleIncoming(const std::shared_ptr<Peer>& peer); <private | func>

以上两个部分,参阅Pistache源码分析 —— Server的初始化和请求处理中第二节:处理请求

  1. 异步写机制
    • PollableQueue<WriteEntry> writesQueue; <private | var>
    • std::unordered_map<Fd, std::deque<WriteEntry>> toWrite; <private | var>
    • Lock toWriteLock; <private | var>
      因为添加一条toWrite的数据的操作,是在handleNewPeer()中执行的(见Pistache源码分析 —— Server的初始化和请求处理的2.3小节),而其他操作都是在工作线程中执行的,因此存在多线程访问,需要加锁保护
    • template <typename Buf> Async::Promise<ssize_t> asyncWrite(Fd fd, const Buf& buffer, int flags = 0)<public | func>
    • void handleWriteQueue(bool flush = false); <private | func>
    • void asyncWriteImpl(Fd fd); <private | func>
    • ssize_t sendRawBuffer(Fd fd, const char* buffer, size_t len, int flags); <private | func>
      封装了send()操作,参阅linux手册翻译——send(2)
    • ssize_t sendFile(Fd fd, Fd file, off_t offset, size_t len); <private | func>
      封装了sendfile(),参阅linux手册翻译——sendfile(2)

其余部分,参阅Pistache源码分析 —— 异步写机制

  1. 线程资源统计
    • Async::Deferred<rusage> loadRequest_; <private | var>
    • NotifyFd notifier; <private | var>
    • Async::Promise<rusage> load() <public | func>
    • void handleNotify(); <private | func>
  2. 定时机制
    • PollableQueue<TimerEntry> timersQueue; <private | var>
    • std::unordered_map<Fd, TimerEntry> timers; <private | var>
    • void armTimer(Fd fd, Duration timeout, Async::Deferred<uint64_t> deferred)<public | func>
    • void disarmTimer(Fd fd); <public | func>
    • void handleTimerQueue(); <private | func>
    • void handleTimer(TimerEntry entry); <private | func>
    • void armTimerMs(Fd fd, std::chrono::milliseconds value, Async::Deferred<uint64_t> deferred); <private | func>
    • void armTimerMsImpl(TimerEntry entry); <private | func>

上面这两部分,分别是基于rusage和timerfd机制实现的,可以参考linux手册翻译——timerfd_create(2)linux手册翻译——getrusage(2),我也没时间展开分析了。

  1. 断开连接

    • std::unordered_map<Fd, std::shared_ptr<Peer>> peers; <protected | var>
      保存新连接的client-fd及其peer对象
    • void removePeer(const std::shared_ptr<Peer>& peer); <protected | func>
      由 handlePeerDisconnection()调用,主要操作包括:
      • 将新连接从peers中移除
      • 将clientf-fd从toWrite中移除
      • 将clientf-fd从reactor的epoll中移除
      • close(client-fd)
    • void handlePeerDisconnection(const std::shared_ptr<Peer>& peer); <private | func>
      当执行handleIncoming()接受Http请求数据出现错误时执行,主要是调用removePeer(),以及handler_的onDisconnection(peer)函数,详见Pistache源码分析 —— Handler类
  2. 重载父类

    • void registerPoller(Polling::Epoll& poller) override; <public | func>
      以下分别对应了1、3、4、5功能,他们都是基于eventfd机制实现的,在这里添加到reactor的epoll中
void Transport::registerPoller(Polling::Epoll& poller)
    {
        writesQueue.bind(poller);
        timersQueue.bind(poller);
        peersQueue.bind(poller);
        notifier.bind(poller);
    }
  • void onReady(const Aio::FdSet& fds) override; <public | func>
    当reactor的epoll接受到事件之后,最终就会调用到onReady(),然后根据fd以及事件类型,调用相应的处理函数。
void Transport::onReady(const Aio::FdSet& fds)
{
    for (const auto& entry : fds)
    {
        if (entry.getTag() == writesQueue.tag())
        {
            handleWriteQueue();
        }
        else if (entry.getTag() == timersQueue.tag())
        {
            handleTimerQueue();
        }
        else if (entry.getTag() == peersQueue.tag())
        {
            handlePeerQueue();
        }
        else if (entry.getTag() == notifier.tag())
        {
            handleNotify();
        }

        else if (entry.isReadable())
        {
            auto tag = entry.getTag();
            if (isPeerFd(tag))
            {
                auto& peer = getPeer(tag);
                handleIncoming(peer);
            }
            else if (isTimerFd(tag))
            {
                auto it      = timers.find(static_cast<decltype(timers)::key_type>(tag.value()));
                auto& entry_ = it->second;
                handleTimer(std::move(entry_));
                timers.erase(it->first);
            }
        }
        else if (entry.isWritable())
        {
            auto tag = entry.getTag();
            auto fd  = static_cast<Fd>(tag.value());

            {
                Guard guard(toWriteLock);
                auto it = toWrite.find(fd);
                if (it == std::end(toWrite))
                {
                    throw std::runtime_error(
                        "Assertion Error: could not find write data");
                }
            }

            reactor()->modifyFd(key(), fd, NotifyOn::Read, Polling::Mode::Edge);

            // Try to drain the queue
            asyncWriteImpl(fd);
        }
    }
}
  1. 其他
    • void init(const std::shared_ptr<Tcp::Handler>& handler); <public | func>
void Transport::init(const std::shared_ptr<Tcp::Handler>& handler)
    {
        handler_ = handler;
        handler_->associateTransport(this);
    }
  • void flush(); <public | func>
    此函数与stream相关,我没关注这部分
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