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 >= );
    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：

 void eloop_run(void)
 {  

     fd_set *rfds, *wfds, *efds; //读、写、意外文件描述符集合
     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 >  ||
         eloop.writers.count >  || eloop.exceptions.count > )) {
         struct eloop_timeout *timeout;
         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 = ;  

             _tv.tv_sec = tv.sec;
             _tv.tv_usec = tv.usec;
         }
                 //通过FD_SET宏设置“读”、“写”、“意外”的文件描述符集合
         eloop_sock_table_set_fds(&eloop.readers, rfds);
         eloop_sock_table_set_fds(&eloop.writers, wfds);
         eloop_sock_table_set_fds(&eloop.exceptions, efds);
                 //通过select()检查各个文件描述符的状态
         res = select(eloop.max_sock + , rfds, wfds, efds,
                  timeout ? &_tv : NULL);  

         if (res <  && errno != EINTR && errno != ) {
             wpa_printf(MSG_ERROR, "eloop: %s: %s", <span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">"select"</span>, strerror(errno));
             goto out;
         }  

         eloop_process_pending_signals();  

         /* check if some registered timeouts have occurred */
                 //检查是否有超时发生
         timeout = dl_list_first(&eloop.timeout, struct eloop_timeout,
                     list);
         if (timeout) { //如果有超时发生，执行相应的回调函数处理超时事件
             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 <= )
             continue;  

                 //处理各个socket的事件
         eloop_sock_table_dispatch(&eloop.readers, rfds);
         eloop_sock_table_dispatch(&eloop.writers, wfds);
         eloop_sock_table_dispatch(&eloop.exceptions, efds);
     }  

     eloop.terminate = ;
 out:
     os_free(rfds);
     os_free(wfds);
     os_free(efds);
     return;
 }  

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 = ;
    for (i = ; 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。