wifidog认证自带http服务器Lighttpd1.4.20源码分析之状态机（1）---状态机总览

前面讲了lighttpd的fdevent系统，从这一篇开始，我们将进入lighttpd的状态机。状态机可以说是lighttpd最核心的部分。lighttpd将一个连接在不同的时刻分成不同的状态，状态机则根据连接当前的状态，决定要对连接进行的处理以及下一步要进入的状态。下面这幅图描述了lighttpd的状态机：
1.png

（在lighttpd源码文件夹中的doc目录中有个state.dot文件，通过dot命令可以生成上面的图：dot -Tpng state.dot -o state.png。）
图中的各个状态对应于下面的一个枚举类型：

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;

在每个连接中都会保存这样一个枚举类型变量，用以表示当前连接的状态。connection结构体的第一个成员就是这个变量。
在连接建立以后，在connections.c/connection_accpet()函数中，lighttpd会调用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。
下面先来说一说整个状态机的核心函数───connections.c/ connection_state_machine()函数。函数很长，看着比较吓人。。。其实，这里我们主要关心的是函数的主体部分：while循环和其中的那个大switch语句，删减之后如下：

int connection_state_machine(server * srv, connection * con)
{
    int done = 0, r;
    while (done == 0)
    {
        size_t ostate = con -> state;
        int b;
        //这个大switch语句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 */
        case CON_STATE_REQUEST_END:    /* transient */
        case CON_STATE_HANDLE_REQUEST:
        case CON_STATE_RESPONSE_START:
        case CON_STATE_RESPONSE_END:    /* transient */
        case CON_STATE_CONNECT:
        case CON_STATE_CLOSE:
        case CON_STATE_READ_POST:
        case CON_STATE_READ:
        case CON_STATE_WRITE:
        case CON_STATE_ERROR:    /* transient */
        default:
            break;
        }//end of switch(con -> state) ...
        if (done == -1)
        {
            done = 0;
        }
        else if (ostate == con->state)
        {
            done = 1;
        }
    }
    return 0;
}

程序进入这个函数以后，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。对于done==-1的情况，是在CON_STATE_HANDLE_REQUEST状态中的问题，后面再讨论。如果在处理的过程中没有出现需要等待IO事件的情况，那么在while循环中，连接将被处理完毕并关闭。
接着前面的话题，在建立新的连接以后，程序回到network.c/network_server_handle_fdevent()函数中的for循环在中后，lighttpd对这个新建立的连接调用了一次connection_state_machine（）函数。如果这个连接没有出现需要等待IO事件的情况，那么在这次调用中，这个连接请求就被处理完毕。但是实际上，在连接第一次进入CON_STATE_READ状态时，几乎是什么都没做，保持这个状态，然后跳出了while循环。在循环后面，还有一段代码：

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:
        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;
    }

这段代码前面已经介绍过，这个连接的连接fd被加入到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。前面已经说过，这个函数仅仅做了一些标记工作。程序回到main函数中时，执行了下面的代码：

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;//标记con已经不在队列中。
        }

这段代码就是对joblist中的所有连接，依次对其调用connection_state_machine()函数。在这次调用中，连接开始真正的读取数据。lighttpd调用connection_handle_read_state（）函数读取数据。在这个函数中，如果数据读取完毕或出错，那么连接进入相应的状态，如果数据没有读取完毕那么连接的状态不变。（PS：在connection_handle_read_state（）读取的数据其实就是HTTP头，在这个函数中根据格式HTTP头的格式判断HTTP头是否已经读取完毕，包括POST数据。）上面说到，在connection_state_machile（）函数的while循环中，如果连接的状态没有改变，那么将跳出循环。继续等待读取数据。
读取完数据，连接进入CON_STATE_REQUEST_END。在这个状态中lighttpd对HTTP头进行解析。根据解析的结果判断是否有POST数据。如果有，则进入CON_STATE_READ_POST状态。这个状态的处理和CON_STATE_READ一样。如果没有POST数据，则进入CON_STATE_HANDLE_REQUEST状态。在这个状态中lighttpd做了整个连接最核心的工作：处理连接请求并准备response数据。
处理完之后，连接进入CON_STATE_RESPONSE_START。在这个状态中，主要工作是准备response头。准备好后，连接进入CON_STATE_WRITE状态。显然，这个状态是向客户端回写数据。第一次进入WRITE状态什么都不做，跳出循环后将连接fd加入fdevent系统中并监听写事件（此时仅仅是修改要监听的事件）。当有写事件发生时，和读事件一样调用connection_handle_fdevent函数做标记并把连接加入joblist中。经过若干次后，数据写完。连接进入CON_STATE_RESPONSE_END状态，进行一些清理工作，判断是否要keeplive，如果是则连接进入CON_STATE_REQUEST_START状态，否则进入CON_STATE_CLOSE。进入CLOSE后，等待客户端挂断，执行关闭操作。这里顺便说一下，在将fd加到fdevent中时，默认对每个fd都监听错误和挂断事件。
连接关闭后，connection结构体并没有删除，而是留在了server结构体的connecions成员中。以便以后再用。
关于joblist有一个问题。在每次将连接加入的joblist中时，通过connection结构体中的in_joblist判断是否连接已经在joblist中。但是，在joblist_append函数中，并没有对in_joblist进行赋值，在程序的运行过程中，in_joblist始终是0.也就是说，每次调用joblist_append都会将连接加入joblist中，不论连接是否已经加入。还有，当连接已经处理完毕后，程序也没有将对应的connection结构体指针从joblist中删除，虽然这样不影响程序运行，因为断开后，对应的connection结构体的状态被设置成CON_STATE_CONNECT，这个状态仅仅是清理了一下chunkqueue。但这将导致joblist不断增大，造成轻微的内存泄漏。在最新版（1.4.26）中，这个问题依然没有修改。
就先说到这。后面将详细介绍各个状态的处理。

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