ACE_Select_Reactor的Notify功能实现浅析
作者 : ydogg 如需转载 , 请注明 .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。
/// sleeping.
ACE_Reactor_Notify * notify_handler_;
7. 实现分析
virtual
int
open (size_t max_number_of_handles
=
DEFAULT_SIZE,
int
restart
=
0
, ACE_Sig_Handler
*
=
0
, ACE_Timer_Queue
*
=
0
,
int
disable_notify_pipe
=
ACE_DISABLE_NOTIFY_PIPE_DEFAULT, ACE_Reactor_Notify
*
=
0
);
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 (this->notify_handler_ == 0) result = -1; else this->delete_notify_handler_ = true;
}
if
(result
!=
-
1
&&
this
->
handler_rep_.open (size)
==
-
1
) result
=
-
1
;
else
if
(
this
->
notify_handler_
->
open (
this
,
0
, disable_notify_pipe)
==
-
1
)
{ ACE_ERROR ((LM_ERROR, ACE_TEXT ("%p "), ACE_TEXT ("notification pipe open failed"))); result = -1; }
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）：
{
this -> select_reactor_ =
dynamic_cast < ACE_Select_Reactor_Impl *> (r);
if (select_reactor_ == 0 )
{
errno = EINVAL;
return - 1 ;
}
if ( this -> notification_pipe_.open () == - 1 )
return - 1 ;
if (ACE::set_flags ( this -> notification_pipe_.read_handle (),
ACE_NONBLOCK) == - 1 )
return - 1 ;
else
return this -> select_reactor_ -> register_handler
( this -> notification_pipe_.read_handle (),
this ,
ACE_Event_Handler::READ_MASK);
}
else
{
this -> select_reactor_ = 0 ;
return 0 ;
}
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_Addr my_addr; ACE_SOCK_Acceptor acceptor; ACE_SOCK_Connector connector; ACE_SOCK_Stream reader; ACE_SOCK_Stream writer;
int
result
=
0
;#
if
defined (ACE_WIN32) ACE_INET_Addr local_any (static_cast
<
u_short
>
(
0
), ACE_LOCALHOST);# endif
if
(acceptor.open (local_any)
==
-
1
||
acceptor.get_local_addr (my_addr)
==
-
1
) result
=
-
1
;
else
{ ACE_INET_Addr sv_addr (my_addr.get_port_number (), ACE_LOCALHOST); // Establish a connection within the same process. if (connector.connect (writer, sv_addr) == -1) result = -1; else if (acceptor.accept (reader) == -1)
{
writer.close (); result = -1;
} }
acceptor.close ();
if
(result
==
-
1
)
return
-
1
;
this
->
handles_[
0
]
=
reader.get_handle ();
this
->
handles_[
1
]
=
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：
return n == - 1 ? - 1 : 0 ;
ACE_Select_Reactor_Nofity的notify()函数代码：
return 0 ;
ACE_Event_Handler_var safe_handler (event_handler);
if (event_handler)
event_handler -> add_reference ();
ACE_Notification_Buffer buffer (event_handler, mask);
ssize_t const n = ACE::send ( this -> notification_pipe_.write_handle (),
( char * ) & buffer,
sizeof buffer,
timeout);
if (n == - 1 )
return - 1 ;
// No failures.
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::handle_events_i()代码如下：
{
// We use the data member dispatch_set_ as the current dispatch
// set.
// We need to start from a clean dispatch_set
this -> dispatch_set_.rd_mask_.reset ();
this -> dispatch_set_.wr_mask_.reset ();
this -> dispatch_set_.ex_mask_.reset ();
int number_of_active_handles =
this -> wait_for_multiple_events ( this -> dispatch_set_,
max_wait_time);
result =
this -> dispatch (number_of_active_handles,
this -> dispatch_set_);
}
ACE_SEH_EXCEPT ( this -> 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：
// State has changed or timer queue has failed, exit loop.
break ;
if ( this -> dispatch_notification_handlers
(dispatch_set,
active_handle_count,
other_handlers_dispatched) == - 1 )
// State has changed or a serious failure has occured, so exit
// loop.
break ;
this -> dispatch_io_handlers
(dispatch_set,
active_handle_count,
io_handlers_dispatched) == - 1 )
// State has changed, so exit loop.
break ;
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IO事件分派中被重复分派。
dispatch_notification_handlers()代码：
this -> notify_handler_ -> dispatch_notifications (number_of_active_handles,
dispatch_set.rd_mask_);
if (n == - 1 )
return - 1 ;
else
{
number_of_handlers_dispatched += n;
number_of_active_handles -= n;
}
ACE_Select_Reactor_T::dispatch_notifications()函数代码：
ACE_HANDLE
const
read_handle
=
this
->
notification_pipe_.read_handle ();
if
(read_handle
!=
ACE_INVALID_HANDLE
&&
rd_mask.is_set (read_handle))
{ --number_of_active_handles; rd_mask.clr_bit (read_handle); return this->handle_input (read_handle); }
else
return
0
;
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：
int result = 0 ;
ACE_Notification_Buffer buffer;
while ((result = this -> read_notify_pipe (handle, buffer)) > 0 )
{
if ( this -> dispatch_notify (buffer) > 0 )
++ number_dispatched;
if (number_dispatched == this -> max_notify_iterations_)
break ;
}
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Pipe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()函数代码：
{
ACE_Event_Handler * event_handler = buffer.eh_;
bool const 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:
case ACE_Event_Handler::ACCEPT_MASK:
result = event_handler -> handle_input (ACE_INVALID_HANDLE);
break ;
case ACE_Event_Handler::WRITE_MASK:
result = event_handler -> handle_output (ACE_INVALID_HANDLE);
break ;
case ACE_Event_Handler::EXCEPT_MASK:
result = event_handler -> handle_exception (ACE_INVALID_HANDLE);
break ;
case ACE_Event_Handler::QOS_MASK:
result = event_handler -> handle_qos (ACE_INVALID_HANDLE);
break ;
case ACE_Event_Handler::GROUP_QOS_MASK:
result = event_handler -> handle_group_qos (ACE_INVALID_HANDLE);
break ;
default :
// Should we bail out if we get an invalid mask?
ACE_ERROR ((LM_ERROR,
ACE_TEXT ( " invalid mask = %d " ),
buffer.mask_));
}
if (result == - 1 )
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
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