从epoll构建muduo-11 单线程Reactor网络模型成型

2022-10-22 07:31:26

mini-muduo v0.10版本，修整代码版本。mini-muduo完整可运行的示例可从github下载，使用命令git checkout v0.10可切换到此版本，在线浏览此版本到这里。

这个版本的改动不大，主要修改了命名规范问题，借着这个版本重点分析一下muduo里的三个文件描述符。

命名规范

1 Channel::getSocketfd() 改为Channel::getfd()

Channel一开始只是用来包装socket描述符的，但是后面eventfd和timerfd都加入进来，所以改名为getfd()才合适。

2 修改了几个Channel成员变量的命名，直接用Channel所包装的文件描述符命名，更直观，比如下面这几个。

_wakeupChannel => _pEventfdChannel

_pChannel=>_pSocketChannel

_pAcceptChannel=>_pSocketAChannel

三种文件描述符

Muduo里有三个重要的文件描述符，1 socket fd 2 event fd 3 timer fd，这三个文件描述符外加一个epoll循环构成了整个程序运行的框架。可以看出，muduo库作者有意把各种需求都整合到epoll里，后续甚至连任务在多个线程间的分发都交给了epoll描述符。我们只要明白了muduo的这种独特设计思路，就几乎理解了其完整工作流程。

图示表明了这三个文件描述符在epoll_wait中的执行流程。主流程里有一个while循环(位于EventLoop.cc中)，不断调用epoll_wait来尝试获得新的通知，三种描述符都已经被加入epoll_wait监听，所以三个描述符上只要有read类事件发生，epoll_wait会返回，对应的Channel::handleRead()会被调用。三种描述符有各自的处理流程，handleRead处理完毕后，while循环还未完结，需要继续调用doPendingFunctors(位于EventLoop.cc中)来执行异步待处理的回调，之后完成本次循环。

1 socket fd

作为网络IO的核心，socket描述符的作用不必多说，所有的网络数据输入输出都通过它来完成。(之前的介绍可参看
链接 <<从epoll构建muduo-5 加入Acceptor和TcpConnection>>)。有两种socket描述符，一种用来listen新的连接，另一种用来读写数据，这里我们只关心后者。对读写数据的socket(位于TcpConnection.cc中)来说，其handleRead，或者更直接点是用户回调里的onMessage()，也就是服务器收到一个协议后的处理逻辑。可能会有下面这些操作，比如”读写数据库“或者"触发一个异步调用"或者"开启定时器做事情"等等，由于后两个操作会与eventfd/timerfd产生关联，所以这里只画出了这两个操作。这两个操作分别对应于EventLoop::queueLoop方法和TimerQueue::addTimer方法。

2 event fd

提供了一个异步调用接口，这个异步调用可能来自本线程(比如本线程的Timer),或者来自其他线程(多线程的章节涉及，先忽略)，之前的介绍参看连接 <<从epoll构建muduo-9 加入onWriteComplate回调和Buffer>>

异步调用过程如下

1 通过调用EventLoop::queryLoop送入一个IRun*和一个void*参数，后续当异步调用发生时，参数会被重新送给IRun。

2 EventLoop::queryLoop的实现做了两件事

1把一个IRun放到pending vector(即图中vectorA)

2向eventfd写入一个uint_64(多线程版本才有意义，先忽略)。

3 socket的handleRead()之后调用doPendingFunctors，这里会遍历pending vector，并触发我们刚放入的IRun(void*)，本次epoll循环结束。

4 下次循环到达epoll_wait 由于向event fd写入了字节而导致epoll_wait返回，包含有event fd的Channel::handleRead被调用，在handleRead中，必须读取一个字节出来，否则会导致epoll_wait在下次循环中再次触发event fd，而这不是我们想要的结果，我们只希望event fd的handleRead被调用一次(多线程版本才有意义，先忽略)。

3 timerfd

实现了定时器功能。(之前的介绍参看连接 <<从epoll构建muduo-10 Timer定时器>>)

1 添加定时器的入口TimerQueue::addTimer，这是一个异步操作，是通过EventLoop::queryLoop实现的。

2 按照刚才讲的event fd处理流程，异步操作会在之后的doPendingFunctors触发，被触发的将是TimerQueue::doAddTimer函数。

3 TimerQueue::doAddTimer做下面两件事

1将Timer插入定时器集合中(vectorB)

2找出这个定时器是否比已知定时器里最早要发生的定时器还早，如果是，则调用resetTimerfd()将timer fd往更早修改。

4 当Timerfd对应的定时器时间到后，epoll_wait会返回，这导致timer fd的handleRead()被调用。handleRead做了下面的事情

1 遍历定时器列表，将当前事件之前应该触发的调用全部调用一次IRun

2 找到已经触发过，但是需要重复执行的定时器，将其后延一个时间单位，插入到定时器回调集合中(VectorB)

3 从定时器回调集合(vectorB)里找出最近的一个未执行的条目，然后设置timer fd到这个时间。

5 定时器完整过程处理完毕。

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