hostapd源代码分析（二）：hostapd的工做机制

时间 2019-11-11

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　　在个人上一篇文章《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的工做机制。hostapd的模块结构以下数据结构

从上图中能够看出，hostapd经过一个叫作“event_loop”的核心模块来处理来自各个模块的事件。一开始我以为hostapd是以多线程的方式来异步处理各个事件的，但其实hostapd从头至尾都是单一线程——是的，咱们的hostapd是移植到的MIPS的嵌入式系统上面（咱们用的是RouterStation Pro），这么多的线程在嵌入式Linux上面是不现实的。其实，hostapd是经过socket来接受其余模块发来的消息的，并经过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，本文不作赘述）多线程

　　首先，咱们来看几个关于event loop的数据结构。打开src/utils/eloop.c，部分代码以下：异步

//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“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：socket

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（通常在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：函数

 1 void eloop_run(void)  
 2 {  
 3   
 4     fd_set *rfds, *wfds, *efds; //读、写、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                 //经过FD_SET宏设置“读”、“写”、“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                 //经过select()检查各个文件描述符的状态  
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                 //检查是否有超时发生  
48         timeout = dl_list_first(&eloop.timeout, struct eloop_timeout,  
49                     list);  
50         if (timeout) { //若是有超时发生，执行相应的回调函数处理超时事件  
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                 //处理各个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 }

经过以上代码，咱们知道了hostapd其实是经过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，就会经过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，他们的原理都差很少，各位有兴趣的读者能够自行查阅。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？咱们看一下下面的代码：oop

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++) { //检查socket表中每一个描述符是否可用（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？spa

　　在eloop_run()中，不光处理了各个socket描述符的事件，还有信号（好比按下Ctrl+C），超时（timeout）等事件的处理。这里再也不赘述。到此，读者应该理解了hostapd的event loop工做机制了吧？了解了event loop的工做机制之后，咱们就能够对hostapd的功能进行扩展了。好比我作的关于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就能够接收来自控制器的指令，并处理OpenFlow协议了。.net