ACE_Select_Reactor的Notify功能实现浅析

发布时间：2020-12-15 05:03:18 所属栏目：百科来源：网络整理

导读：ACE_Select_Reactor 的 Notify功能实现浅析作者 : ydogg 如需转载 , 请注明 . 1. 前言本文关注平台为Win32, 但在其它的类Unix 平台，就实现框架而言并没有太多变化，惟一不同的是用于底层机制的 ACE_Pipe 的实现。但是，为了解决某些特别的原

ACE_Select_Reactor的Notify功能实现浅析

作者 : ydogg 如需转载 , 请注明 .

1. 前言

本文关注平台为Win32,但在其它的类Unix 平台，就实现框架而言并没有太多变化，惟一不同的是用于底层机制的ACE_Pipe 的实现。
但是，为了解决某些特别的原因，如大量的通知存储、规避悬空处理器指针等， ACE 也提供了一种有别于 Pipe 的解决方案，其采用消息排队的方式工作。当采取这种方式时，需定义 ACE_HAS_REACTOR_NOTIFICATION_QUEUE 宏并重生成 ACE 。

2. Notify的能力、风险和风险规避

Notify 机制最重要的能力是：
1. 让反应器拥有了处理无限处理器的能力
2. 其次是提供了必要时解除反应器事件检查阻塞的能力。

Reactor的notify()让用户直接提供给Reactor待通知反应器的指针，而这些处理器无需注册到反应器上，从而提供了无限的扩展能力。但是，在使用ACE_Pipe的实现中，如果使用不当，可能会造成严重的后果。

潜在的风险：
1. 处理器被销毁后，排队等候的对应通知才被分派
2. ACE_Pipe的数据缓冲是有限的，大量通知到来可能会造成阻塞甚至死锁

因为通知的信息（包括处理器指针和掩码）以流数据的方式被写入ACE_Pipe，不能进行遍历查找，所以当对应处理器被销毁后，如果其在CE_Pipe的数据区中还有存储有通知，则ACE_Reactor将会在分派中使用悬空指针，造成未知的后果。另外，在ACE_Pipe的数据缓冲已满情况下，在处理器的回调中依然发送通知，就会因阻塞发生死锁。

在采用ACE_Pipe的Notify实现中，以上两个问题的规避只能依靠用户自己的应用机制。

不过，在采用队列的Notify实现中，ACE 给提供了问题的解决方法。
1. 采用队列方式可无限扩展Notify 的数量
2. 采用队列方式为通知的查询提供的方便，因此ACE_Reactor提供puerge_pending_notifications()方法来移除指定的通知，当处理器销毁时，可以使用该方法移除当前队列中所有和自己相关的通知，避免了使用悬空指针。

在采用ACE_Pipe方式中，puerge_pending_notifications()被实现为空方法。

3. ACE_Select_Reactor类图

可以看出，ACE_Select_Reactor_T 是具体的实现负责者。

4. 参与Notify机制的类

参与Notify 机制的类有：

ACE_Select_Reactor_Impl 、ACE_Select_Reactor_Notify 和ACE_Pipe 。从ACE_Select_Reactor 开始，采用自上而向下的顺序进行分析。

5. 实现原理

各类型Reactor 的实现方法有所不同，比如Select_Reactor 是通过管道来实现notify 功能，而WFMO则通过ACE_Event类型的的事件加通知队列来实现。

Reactor 在初始化时，会创建一个pipe 。然后将该pipe 的句柄注册到Reactor 。这样，这个Pipe 就处于Reactor 的事件分派句柄集中，像其他普通句柄一样，被Reactor 所监测和分派。当用户调用notify()时，notify() 会把参数信息写入这个管道，通过事件监测，从而Reactor 就能得知有新notify 到来，从管道读取相关数据后，就可以进行相应的分派处理。从而实现了通知和事件分派的序列化。

详细的来说，ACE为所有的Reactor 都定义了专为它们自己服务的Notify类，如

ACE_Select_Reactor_Notify 和ACE_WFO_Reactor_Notify 。

在类Unix 平台上，支持管道并且select 可用于监测管道事件。但是在Win32 平台并不支持管道功能，而且Winsock 的select 只能支持对socket 句柄的事件监测。因此，ACE 在Win32 平台用一个本地连接来模拟Pipe 的功能，其中接受连接的socket 句柄作为Pipe读句柄，而发起连接的socket 句柄作为Pipe 的写句柄。

可以看出，notify 功能的实现机制类似于ACE_Reactor 的标准用法，并且也有一个类似于ACE_Event_Handler 的类存在，只不过是被包含在Reactor 中。在逻辑意义上，就是一个本地连接，用于和进程内的其他部分的通信（略有差别的地方在于事件分派的方式）。

对于ACE_Select_Reactor,ACE_Pipe 充当了ACE_Sock_Stream 的角色，而ACE_Select_Reactor_Notify则充当了ACE_Event_Handler 的角色。ACE_Select_Reactor_Notify 派生自ACE_Reactor_Notify,而ACE_Reactor_Notify 正是派生自ACE_Event_Handler.

6. 相关变量

ACE_Select_Reactor_Impl类中，定义了类型为ACE_Reactor_Notify* 的成员变量

/ CallbackobjectthatunblockstheACE_Select_Reactorifit's
/// sleeping.
ACE_Reactor_Notify * notify_handler_;

7. 实现分析

7.1 初始化

ACE_Select_Reactor_T 的open 函数定义如下：

virtual int open(size_tmax_number_of_handles = DEFAULT_SIZE,
restart 0 ,
ACE_Sig_Handler * disable_notify_pipe ACE_DISABLE_NOTIFY_PIPE_DEFAULT,
ACE_Reactor_Notify );

其中ACE_DISABLE_NOTIFY_PIPE_DEFAULT的值为0,表示默认要使用Notify功能。
这个值会传递给ACE_Select_Reactor_Notify的构造函数。在open()的实现中：

if (result != - 1 && this -> notify_handler_ == 0 )
{
ACE_NEW_RETURN(this->notify_handler_,
ACE_Select_Reactor_Notify,
-1);

if(notify_handler_==0)
result=;
else
delete_notify_handler_true;
}

handler_rep_.open(size) )
result = ;
else ( open( disable_notify_pipe) )
{
ACE_ERROR((LM_ERROR,
ACE_TEXT("%p ),0);">notificationpipeopenfailed)));
result;
}

如果没有使用外部的notify时，ACE_Select_Reactor_T将会让notify_handler指向一个new出来的ACE_Select_Reactor_Notify类型的对象，并调用它的open()方法进行初始化。

ACE_Select_Reactor_Notify的open()实现如下（删除了非关键代码）：

(disable_notify_pipe )
{
select_reactor_
dynamic_cast < ACE_Select_Reactor_Impl *> (r);

(select_reactor_ )
{
errno EINVAL;
return ;
}

notification_pipe_.open() )
;

(ACE::set_flags( notification_pipe_.read_handle(),
ACE_NONBLOCK)
register_handler
(
{
;
}

注意，这里的disable_notify_pipe就是ACE_Select_Reactor_T的open()方法中传递的参数，通过它，可以设置不使用notify功能。
可以看出，ACE_Select_Reactor_Notify的open()的主要功能是初始化自己的ACE_Pipe类型成员对象notification_pipe_，并把它注册到Reactor中，监测read事件。

ACE_Pipe的open()实现如下（Win32平台并删除了非关键代码）：

ACE_INET_Addrmy_addr;
ACE_SOCK_Acceptoracceptor;
ACE_SOCK_Connectorconnector;
ACE_SOCK_Streamreader;
ACE_SOCK_Streamwriter;
int result ;
# defined(ACE_WIN32)
ACE_INET_Addrlocal_any(static_cast u_short > #endif
(acceptor.open(local_any) || acceptor.get_local_addr(my_addr)
{
ACE_INET_Addrsv_addr(my_addr.get_port_number(),
ACE_LOCALHOST);

//Establishaconnectionwithinthesameprocess.(connector.connect(writer,sv_addr)(acceptor.accept(reader))
{
writer.close();
result;
}
}

acceptor.close();
handles_[ ] reader.get_handle();
writer.get_handle();

可以看到， ACE_Pipe 通过了一个自身的 Tcp 连接来模拟 Pipe ，读写句柄分别就是两端的 socket 句柄，很巧妙的 Pipe 移植。而 ACE_Pipe 的 read_handle () 函数返回的是 handles_ [ 0 ] ，也就是说，注册到 Reactor 是读 socket, 而 handles_ [1] 将会被客户所使用。

7.2 方法调用

在用户使用notify相关方法时，ACE_Select_Reactor_T充当中介，会将将它们直接交由内部的notify_handler对象处理。
ACE_Select_Reactor_T的notify()代码：

ssize_t const n notify(eh,mask,imeout);
? : ;

ACE_Select_Reactor_Nofity的notify()函数代码：

;

ACE_Event_Handler_varsafe_handler(event_handler);

(event_handler)
event_handler add_reference();

ACE_Notification_Bufferbuffer(event_handler,mask);
ssize_t ACE::send( notification_pipe_.write_handle(),
( char * ) & buffer,255);">sizeof (n // Nofailures. safe_handler.release();

这段代码将用户传递的“目的Handler指针“和”掩码“参数，写入了”管道，实则是通过socket句柄发送了数据。ACE_Notification_Buffer是一个简单的数据包裹类。

7.3 事件分派

Reactor()的事件多路分离流程：
ACE_Reactor::run_reactor_event_loop() -> ACE_Select_Reactor_T::handle_events() ->
ACE_Select_Reactor_T::handle_events_i()

ACE_Select_Reactor_T::()代码如下：

ACE_SEH_TRY
{
Weusethedatamemberdispatch_set_asthecurrentdispatch
set.
Weneedtostartfromacleandispatch_set dispatch_set_.rd_mask_.reset();
dispatch_set_.wr_mask_.reset();
dispatch_set_.ex_mask_.reset();

number_of_active_handles wait_for_multiple_events( dispatch_set_,
max_wait_time);

result dispatch(number_of_active_handles,0);">dispatch_set_);
}
ACE_SEH_EXCEPT( release_token())
{
…
}

Reactor在监测事件时，不区分Noftiy用句柄和其它句柄，一视同仁。所以无需关心wait_for_multiple_events的实现。
ACE_Select_Reactor_T:: dispatch 的关键代码如下：dispatch_timer_handlers(other_handlers_dispatched) Statehaschangedortimerqueuehasfailed,exitloop. break dispatch_notification_handlers
(dispatch_set,
active_handle_count,
other_handlers_dispatched) Statehaschangedoraseriousfailurehasoccured,soexit
loop. dispatch_io_handlers
(dispatch_set,
io_handlers_dispatched) Statehaschanged,soexitloop. ;

可以看出，Select_Reactor分派事件时是按照：定时器、通知、IO事件的顺序进行的。
这里也许有人会疑惑，为什么不直接将notify的处理放在io的分派函数dispatch_io_handlers()中处理呢？这个想法合情合理，但是Select_Reactor中，规定notify事件的优先级要比普通IO事件的优先级高，以便可以处理一些优先级较高的突发事件。所以必须在IO事件分派前，主动的分派notify事件。并且在notify事件分派后，需要将Pipe的句柄从dispatch_set去除，以免在事件分派中被重复分派。

dispatch_notification_handlers代码：dispatch_notifications(number_of_active_handles,
dispatch_set.rd_mask_);

{
number_of_handlers_dispatched += n;
number_of_active_handles -= n;
}

ACE_Select_Reactor_T::dispatch_notifications函数代码：ACE_HANDLE read_handle notification_pipe_.read_handle();

(read_handle ACE_INVALID_HANDLE
rd_mask.is_set(read_handle))
... {
--number_of_active_handles;
rd_mask.clr_bit(read_handle);
returnhandle_input(read_handle);
} ;

到了这里，handle_input出现了，下面的处理和ACE_Event_Handler相近了。
ACE_Select_Reactor_Notify::handle_input()函数代码：

number_dispatched ;
ACE_Notification_Bufferbuffer;

while ((result read_notify_pipe(handle,buffer)) dispatch_notify(buffer) ++ number_dispatched;

(number_dispatched max_notify_iterations_)
;
}

代码逻辑很清楚，从Pipe的缓冲区中依次读取所有接受到的Notify事件信息，并且交给dispatch_notify去处理，如果达到设定值max_notify_iterations_(ACE_Reactor:: max_notify_iterations函数的功能)，就停止分派。

需要注意：由于是依次从Pipe中读取信息，如果在用户指定的Notify处理Handler中调用notify()(嵌套使用，给在此写入信息，就容易造成Reactor的死循环。
在WFMO_Reactor的对应实现中，因为使用Event,所以对应的函数是handle_signal().

ACE_Select_Reactor_Notify::dispatch_notify

(buffer.eh_ )
{
ACE_Event_Handler event_handler buffer.eh_;

bool requires_reference_counting
event_handler reference_counting_policy().value()
ACE_Event_Handler::Reference_Counting_Policy::ENABLED;

switch (buffer.mask_)
{
case ACE_Event_Handler::READ_MASK:
ACE_Event_Handler::ACCEPT_MASK:
result handle_input(ACE_INVALID_HANDLE);
ACE_Event_Handler::WRITE_MASK:
result handle_output(ACE_INVALID_HANDLE);
ACE_Event_Handler::EXCEPT_MASK:
result handle_exception(ACE_INVALID_HANDLE);
ACE_Event_Handler::QOS_MASK:
result handle_qos(ACE_INVALID_HANDLE);
ACE_Event_Handler::GROUP_QOS_MASK:
result handle_group_qos(ACE_INVALID_HANDLE);
default :
Shouldwebailoutifwegetaninvalidmask? ACE_ERROR((LM_ERROR,
ACE_TEXT( " invalidmask=%d )
event_handler handle_close(ACE_INVALID_HANDLE,
ACE_Event_Handler::EXCEPT_MASK);
}

这里是分派的终点，用户传递的用于处理Notify事件的Handler根据mask的类型而被调用。

8.序列图

（编辑：李大同）

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