【转】hostapd源代码分析(二):hostapd的工作机制

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。

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