Lighttpd源码分析之状态机与插件

Lighttpd启动时完成了一系列初始化操作后，就进入了一个包含11个状态的有限状态机中。

每个连接都是一个connection实例（con），状态的切换取决于con->state。

lighttpd经过初步处理后将con的基本信息初始化，而插件对事件的处理就是针对con进行的，它拿到con后按照业务需要进行相应处理，然后再交还给lighttpd，lighttpd根据con中的信息完成响应。

状态定义如下：

[cpp] view plain copy

typedef enum
{
CON_STATE_CONNECT, //connect 连接开始
CON_STATE_REQUEST_START, //reqstart 开始读取请求
CON_STATE_READ, //read 读取并解析请求
CON_STATE_REQUEST_END, //reqend 读取请求结束
CON_STATE_READ_POST, //readpost 读取post数据
CON_STATE_HANDLE_REQUEST, //handelreq 处理请求
CON_STATE_RESPONSE_START, //respstart 开始回复
CON_STATE_WRITE, //write 回复写数据
CON_STATE_RESPONSE_END, //respend 回复结束
CON_STATE_ERROR, //error 出错
CON_STATE_CLOSE //close 连接关闭
} connection_state_t;

下面就是lighttpd的状态机：

在每个连接中都会保存这样一个状态机，用以表示当前连接的状态。

在连接建立以后，在connections.c/connection_accpet()函数中，lighttpd调用connection_set_state()函数，将新建立的连接的状态设置为CON_STATE_REQUEST_START。在这个状态中，lighttpd记录连接建立的时间等信息。

整个状态机的核心函数是connections.c/ connection_state_machine()函数。

函数的主体部分删减之后如下：

[cpp] view plain copy

int connection_state_machine(server * srv, connection * con)
{
int done = 0, r;
while (done == 0)
{
size_t ostate = con -> state;
int b;
//根据当前状态机的状态进行相应的处理和状态转换。
switch (con->state)
{
case CON_STATE_REQUEST_START: /* transient */
//do something
case CON_STATE_REQUEST_END: /* transient */
//do something
case CON_STATE_HANDLE_REQUEST:
//do something
case CON_STATE_RESPONSE_START:
//do something
case CON_STATE_RESPONSE_END: /* transient */
//do something
case CON_STATE_CONNECT:
//do something
case CON_STATE_CLOSE:
//do something
case CON_STATE_READ_POST:
//do something
case CON_STATE_READ:
//do something
case CON_STATE_WRITE:
//do something
case CON_STATE_ERROR: /* transient */
//do something
default:
//do something
break;
}//end of switch(con -> state) ...
if (done == -1)
{
done = 0;
}
else if (ostate == con->state)
{
done = 1;
}
}
/* something else */
/* 将fd加入到fdevent系统中，等待IO事件。
* 当有数据可读的时候，在main函数中，lighttpd调用这个fd对应的handle函数，
* 这里就是connection_handle_fdevent()函数。
* 这个函数一开始将连接加入到了joblist（作业队列）中。
*/
switch (con->state)
{
case CON_STATE_READ_POST:
case CON_STATE_READ:
case CON_STATE_CLOSE:
fdevent_event_add(srv->ev, &(con->fde_ndx), con->fd, FDEVENT_IN);
break;
case CON_STATE_WRITE:
/* request write-fdevent only if we really need it
* - if we have data to write
* - if the socket is not writable yet
*/
if (!chunkqueue_is_empty(con->write_queue) &&
(con->is_writable == 0)&& (con->traffic_limit_reached == 0))
{
fdevent_event_add(srv->ev, &(con->fde_ndx), con->fd, FDEVENT_OUT);
}
else
{
fdevent_event_del(srv->ev, &(con->fde_ndx), con->fd);
}
break;
default:
fdevent_event_del(srv->ev, &(con->fde_ndx), con->fd);
break;
}
return 0;
}

这个函数首先根据当前的状态进入对应的switch分支执行相应的动作，然后根据情况进入下一个状态。

跳出switch语句之后，如果连接的状态没有改变，说明连接读写数据还没有结束，但是需要等待IO事件，这时跳出循环，等待IO事件。

如果在处理的过程中不需要等待IO事件，那么在while循环中，连接将被处理完毕并关闭。

在我们的main函数中，之前讨论过，在一个while循环中，处理超时，处理IO时间，之后有下面这段代码：

[cpp] view plain copy

for (ndx = 0; ndx < srv->joblist->used; ndx++) {
connection *con = srv->joblist->ptr[ndx];
handler_t r;
connection_state_machine(srv, con);
switch(r = plugins_call_handle_joblist(srv, con)) {
case HANDLER_FINISHED:
case HANDLER_GO_ON:
break;
default:
log_error_write(srv, __FILE__, __LINE__, "d", r);
break;
}
con->in_joblist = 0;
}

这段代码对joblist中的所有连接依次调用connection_state_machine()函数进行处理。

下面说明下各状态的主要内容：

[cpp] view plain copy

CON_STATE_CONNECT
清除待读取队列中的数据-chunkqueue_reset(con->read_queue);
置con->request_count = 0。（本次连接还未处理过请求）
CON_STATE_REQUEST_START /*transient */
记录事件起始时间；
con->request_count++（一次长连接最多可以处理的请求数量是有限制的）；
转移到CON_STATE_READ状态。
CON_STATE_READ和CON_STATE_READ_POST
connection_handle_read_state(srv,con);
CON_STATE_REQUEST_END /*transient */
http_request_parse(srv, con);
解析请求，若是POST请求则转移到CON_STATE_READ_POST状态，
否则转移到CON_STATE_HANDLE_REQUEST状态。
CON_STATE_HANDLE_REQUEST
http_response_prepare(srv, con);
函数中调用
handle_uri_raw；
handle_uri_clean；
handle_docroot；
handle_physical；
handle_subrequest_start；
handle_subrequest。
如果函数返回了HANDLER_FINISHED，且con->mode!=DIRECT（事件已经被我们的业务插件接管），
则直接进入CON_STATE_RESPONSE_START。
否则lighttpd会做一些处理后再进入CON_STATE_RESPONSE_START状态。
如果函数返回了HANDLER_WAIT_FOR_FD或
HANDLER_WAIT_FOR_EVENT，
状态依旧会停留在CON_STATE_HANDLE_REQUEST，等待事件或数据。
如果函数返回了HANDLER_ERROR，进入到CON_STATE_ERROR状态。
CON_STATE_RESPONSE_START
connection_handle_write_prepare(srv,con);
CON_STATE_WRITE
connection_handle_write(srv,con);
CON_STATE_RESPONSE_END
调用插件的handle_request_done接口。
如果是长连接，重新回到CON_STATE_REQUEST_START；否则调用插件的handle_connection_close接口。
执行connection_close(srv, con);和connection_reset(srv, con);将连接关闭。
CON_STATE_ERROR /* transient */
调用插件handle_request_done；
调用插件handle_connection_close；
执行connection_close将连接关闭。
CON_STATE_CLOSE
connection_close(srv, con);将连接关闭。

以上是状态机的概况。

总览了状态机，我们知道状态机会针对相应的阶段对事件进行处理，那么状态机是如何处理这些事件的？

事实上，对于事件的处理，一部分是由lighttpd完成的，而一部分是由插件完成的。插件中那些负责事件处理的接口分布在某几个状态中。我们只需在插件的各个阶段完成指定工作并返回相应的返回值，就可以促使状态机完成状态切换，完成事件的整套处理流程，并最终由lighttpd完成事件的响应。

在插件中，我们可以编写代码来注册lighttpd提供的回调接口，lighttpd在初始化阶段、状态机执行阶段、退出阶段会分别调用这些回调函数，完成插件的实例化，初始化，连接重置，事件处理，插件释放等功能。

要了解lighttpd对插件的调用方式，需要明白一个概念：事件接管。

对于每个事件，都有一个mode字段（con->mode）。该字段的定义：

typedef enum { DIRECT, EXTERNAL } connection_type;

连接对象有一个字段mode用来标识该连接是最初由服务器accept产生的客户端连接还是插件产生的其他辅助连接，当mode=DIRECT时表示对应连接由lighttpd服务器accept产生，mode!=DIRECT时表示对应连接是由插件产生的。

事件（con）初始化时mode是DIRECT；connection_reset(srv,con);

lighttpd在大部分流程中会在入口检查到mode != DIRECT时直接返回GO_ON。即：此事件由用户插件接管，lighttpd不参与。

用户编写的插件应通过将mode置为插件自身的ID达到接管的作用。插件ID是在插件加载时由插件的加载顺序确定的，是插件的唯一标识。

用户编写插件在每个接口的一开始应该判断mode是否等于自身的ID，若相等才能继续执行，否则直接退出，返回GO_ON。

了解了以上概念之后，我们就可以理解lighttpd对插件的调用方式了：

在lighttpd需要调用插件某一个阶段的接口函数时，会对所有插件注册在该处的接口顺序调用，顺序与插件加载顺序相同。例如：调用uri_raw接口，会先调用A插件的mod_A_uri_raw，然后调用B插件的mod_B_uri_raw，直到将所有已加载插件这个位置的接口全部调用完成。但实际处理这次事件通常只有一个插件，即插件ID与mode相同的那个插件。

因此，假设在CON_STATE_HANDLE_REQUEST状态，lighttpd调用了插件的handle_uri_raw接口，但是我们有多个插件，每个插件都注册了handle_uri_raw这个接口，lighttpd也能辨别出要使用哪个插件。

如果插件在处理事件的过程中，想让lighttpd接管，还需要把mode置为DIRECT才行。

以上是lighttpd状态机和插件的总览概况。

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