Memcached源码分析——连接状态变化分析（drive_machine）

这篇文章主要介绍Memcached中，基于libevent构造的主线程和worker线程所处理连接的状态互相转换的过程（不涉数据的存取等操作），也就是drive_machine的主要业务逻辑了。状态转换过程没有涉及所有状态，同时，由于自己能力问题，一些状态转换还可能有错，还请各位前辈指正。转换条件限定：TCP，ASCII协议。（状态不包括conn_swallow，二进制协议才会用到此状态）

1 总揽

首先介绍连接，连接是Memcached自己定义的连接conn。的所有状态，drive_machine()主要就是对这些状态的转换进行操作：

enum conn_states {
    conn_listening,  /**< the socket which listens for connections /主线程等待链接*/
    conn_new_cmd,    /**< Prepare connection for next command /worker线程等待命令*/
    conn_waiting,    /**< waiting for a readable socket /worker线程等待sdf中有可读信息*/
    conn_read,       /**< reading in a command line /worker线程读命令*/
    conn_parse_cmd,  /**< try to parse a command from the input buffer /woker线程*/
    conn_write,      /**< writing out a simple response /worker线程*/
    conn_nread,      /**< reading in a fixed number of bytes /worker线程由于命令没读完，继续读取*/
    conn_swallow,    /**< swallowing unnecessary bytes w/o storing /worker线程，ASCII协议不涉及此状态*/
    conn_closing,    /**< closing this connection */
    conn_mwrite,     /**< writing out many items sequentially /worker线程，响应内容中写出*/
    conn_max_state   /**< Max state value (used for assertion) /用于标记conn_states边界，超出说明states有错*/
};

在Memcached.c的main()中，主线程以及worker线程完成必要初始化，绑定相应libevent事件，随后主线程监听绑定监听相应端口，正式做好循环的准备。下图是总体连接状态的总体转换图。

2 接收连接分发给worker线程

 

1. 主线程初始化后，连接便进入conn_listening状态，等待连接。
2. 当有连接连入，主线程通过dispatch_conn_new()向管道写入字符c，将连接分发给某个worker线程，worker线程收到，连接进入conn_new_cmd等待状态。

3 数据读入

1. conn_new_cmd等待新的连接，当连接写入时，如果当前请求过多，可能对其他worker线程造成饥饿，更改事件类型为EV_WRITE，退出。
2. 如果连接不多，且有未读数据，说明上一次有未处理完的命令，进入conn_parse_cmd，以便继续处理命令。
3. 如果连接不多，且是新连接，表明没有未读数据，则连接进入conn_waiting状态等待数据（命令）到来。
4. conn_waiting，线程等待连接中的后续数据，如果有数据会设置当前socket fd为读事件EV_READ，确保后续内容的读入。在conn_read中，调用try_read_network()尝试从socket fd中读东西，如果没有数据则返回conn_waiting，如果有数据则进入conn_parse_cmd，等待处理命令。

4 命令解析

1. 进入conn_parse_cmd后，收到命令，调用try_read_command()对用户命令进行解析，这里分析ASCII协议命令，其中会调用process_command()来处理用户的命令。
2. 根据用户的命令，会调用不同类型的命令。如set，replace等命令对应update_command()；incr，decr对应process_arithmetic_command()；gets对应process_get_command()等。
3. 如果是更新类型的命令，则还需要读入更新的内容，进入conn_nread状态。
4. 其他类型的命令已经可以等待返回结果了。

5 命令返回

1. 命令执行后会有响应，如果命令只需要反馈一个执行结果，则通过out_string()函数来输出结果，进入conn_write阶段。
2. 如果是get命令，则需要打印get的内容，则进入conn_mwrite阶段。
3. conn_write阶段的case语句没有break，所以正常打印也会进入conn_mwrite。

6 结果输出

1. conn_mwrite会中，会调用transmit()将响应结果进行输出。transmit()检查当前结果的写入状态。
2. 如果数据写完，则改变状态为conn_new_cmd等待新的命令。
3. 如果没有写完，则继续等待，直到写完。

7 小结

以上就是整个连接状态的转换情况了，分析不到位或者有误的地方还请大家指正。总体来说，感觉Memcached对libevent的应用写的十分标准，后续使用libevent时，也可以从Memcached中学习到很多知识。