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整体架构

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1、初始化

• 创建监听描述符

  • 绑定地址和端口，创建非阻塞监听描述符

• 创建Epoll实例

• 创建线程池

  • 初始化线程池参数
  • 创建线程
  • 子线程运行以下代码：
    • 对mutex加锁
    • 通过condition_variable判断是否任务队列是否有待处理任务，如果没有任务则阻塞并对mutex解锁
    • 如有待处理任务，取出任务队列的第一个节点
    • 对线程池解锁
    • 执行任务

• 创建定时器管理器

  • 更新当前时间

2、运行服务器

• 注册监听描述符的可读事件

• 注册新连接、可读事件、可写事件和关闭连接的事件处理函数

• 进入事件循环

  • 通过定时器管理器获取下一个超时时间点与现在的时间差timeMs
  • 设置超时时间timeMs，调用epoll_ -> wait()，阻塞等待监听事件发生
  • 调用epoll_ -> wait()，分配事件处理函数，新连接处理函数和断开连接处理函数在I/O线程调用，连接描述符的读写事件处理函数在线程池调用
  • 处理超时事件

3、接受连接

• 监听描述符设置为ET模式，所以需要循环读监听描述符直到返回EAGAIN错误

• 调用accept4接受新连接，accept4函数可以直接设置新连接描述符为非阻塞模式

• 为新连接分配一个HttpRequest对象，设置定时器和注册可读事件到epoll

4、断开连接

• 判断该连接是否活跃，若活跃则退出，不断开连接

• 若不活跃，删除定时器，从epoll的监听描述符中删除该文件描述符，回收HttpRequest对象，断开连接

5、可读事件

• 删除文件描述符的超时定时器

• 从文件描述符中读数据，根据read的返回值处理

  • 返回0，断开连接
  • EAGAIN错误，对文件描述符进行epoll的MOD操作，注册可读事件（因为使用了EPOLLONESHOT），设置超时定时器并返回
  • 其它错误，断开连接
  • 返回值大于0，解析报文，若解析报文出错，则返回400响应报文并断开连接
  • 若解析报文完成，则通过HttpResponse类构造响应报文，并注册文件描述符可写事件（使用了LT模式）
  • 解析报文未完成，对文件描述符进行epoll的MOD操作，注册可读事件（因为使用了EPOLLONESHOT）

6、可写事件

• 删除文件描述符的超时定时器

• 若文件描述符的输出缓冲区为空，设置超时定时器，直接返回

• 往文件描述符中写数据，根据write的返回值处理

  • EAGAIN错误，对文件描述符进行epoll的MOD操作，注册可写事件（因为使用了EPOLLONESHOT），返回
  • 其它错误，断开连接
  • 缓冲区的数据写完，如果是HTTP长连接，重置HTTP解析状态，对文件描述符进行epoll的MOD操作，注册可读事件（因为使用了EPOLLONESHOT），设置超时定时器，返回；不是HTTP长连接则断开连接
  • 缓冲区的数据没有写完，对文件描述符进行epoll的MOD操作，注册可读事件（因为使用了EPOLLONESHOT），设置超时定时器，返回

7、线程池

• ThreadPool类的数据成员如下

  using JobFunction = std::function<void()>;
  std::vector<std::thread> threads_;
  std::mutex lock_;
  std::condition_variable cond_;
  std::queue<JobFunction> jobs_;
  bool stop_;

• 外部对线程池的操作只有添加任务，添加任务流程如下

  • 对互斥量加锁
  • 把任务push进任务队列
  • 解锁
  • 通过condition_variable唤醒一个阻塞线程

8、定时器

• 定时器包含两个类Timer和TimerManager

• Timer类是内部类，不对外部开放，外部直接使用TimerManger类

• TimerManager类用小根堆管理Timer，根据超时时间排序

• TimerManager的关键函数是addTimer、delTimer、handleExpireTimers和getNextExpireTime

• addTimer用于添加定时器，流程如下

  • 对定时器管理器加锁
  • 更新当前时间
  • 创建一个Timer对象并添加进小根堆
  • 使HttpRequest对象的timer_指向该Timer对象

• delTimer用于删除定时器（懒删除）

  • 通过HttpRequest对象的timer_指针对该定时器设置删除标志，并设置timer_为空

• handleExpireTimers用于调用超时定时器的超时回调函数

  • 遍历小根堆获取定时器，直到小根堆的根节点不超时
  • 若定时器被设置删除标志，则回收定时器资源，继续下一次遍历
  • 定时器超时，调用超时回调函数

• getNextExpireTime用于获取最近的超时时间，用于设置epoll_wait超时时间

  • 遍历小根堆获取定时器
  • 若小根堆为空，返回-1
  • 若定时器被设置删除标志，则回收定时器资源，继续下一次遍历
  • 若定时器已超时，返回0
  • 若定时器未超时，返回定时器的超时时间 - 当前时间

9、缓冲区

• 对muduo缓冲区做了修改，基本原理相似，具体参见muduo缓冲区