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有限狀態機FSM(Finite State Machine)

關于狀態機的一個極度確切的描述是它是一個有向圖形，由一組節點和一組相應的轉移函數組成。狀態機通過響應一系列事件而“運行”。每個事件都在屬于“當前” 節點的轉移函數的控制范圍內，其中函數的范圍是節點的一個子集。函數返回“下一個”（也許是同一個）節點。這些節點中至少有一個必須是終態。當到達終態， 狀態機停止。
傳統應用程序的控制流程基本是順序的：遵循事先設定的邏輯，從頭到尾地執行。很少有事件能改變標準執行流程；而且這些事件主要涉及異常情況。“命令行實用程序”是這種傳統應用程序的典型例子。

另一類應用程序由外部發生的事件來驅動——換言之，事件在應用程序之外生成，無法由應用程序或程序員來控制。具體需要執行的代碼取決于接收到的事件，或者它相對于其他事件的抵達時間。所以，控制流程既不能是順序的，也不能是事先設定好的，因為它要依賴于外部事件。

顯然，必須采取不同的技術來處理這些情況。它能處理任何順序的事件，并能提供有意義的響應——即使這些事件發生的順序和預計的不同。有限狀態機正是為了滿足這方面的要求而設計的。

lighttpd的狀態機機制簡要回顧

狀態機可以說是lighttpd最核心的部分。lighttpd將一個連接在不同的時刻分成不同的狀態，狀態機則根據連接當前的狀態，決定要對連接進行的處理以及下一步要進入的狀態。下面這幅圖描述了lighttpd的狀態機：

狀態機機制體現了清晰的邏輯，并且其設計可以讓我們更好地將服務器主體與插件結合起來，共同來完成請求的處理與響應。

下面我們將對lighttpd的狀態機進行簡要的回顧，具體的討論，可以參見以下博文：

Lighttpd1.4.20源碼分析 筆記 狀態機與插件

Lighttpd1.4.20源碼分析 筆記 狀態機之請求處理

Lighttpd1.4.20源碼分析 筆記 狀態機之response

Lighttpd1.4.20源碼分析 筆記 狀態機之錯誤處理和連接關閉

Lighttpd啟動時完成了一系列初始化操作后，就進入了一個包含11個狀態的有限狀態機中。

每個連接都是一個connection實例（con），狀態的切換取決于con->state。

lighttpd經過初步處理后將con的基本信息初始化，而插件對事件的處理就是針對con進行的，它拿到con后按照業務需要進行相應處理，然后再交還給lighttpd，lighttpd根據con中的信息完成響應。

狀態定義如下：

typedef enum {CON_STATE_CONNECT, //connect 連接開始CON_STATE_REQUEST_START, //restart開始讀取請求CON_STATE_READ, //read讀取并解析請求CON_STATE_REQUEST_END, //reqend讀取請求結束CON_STATE_READ_POS, //readpost讀取post數據CON_STATE_HANDLE_REQUEST, //handlereq處理請求CON_STATE_RESPONSE_START, //respstart開始回復CON_STATE_WRITE, //write回復寫數據CON_STATE_RESPONSE_END, //respend回復結束CON_STATE_ERROR, //error出錯CON_STATE_CLOSE //close連接關閉 } connection_state_t;

整個狀態機的核心函數是connections.c/ connection_state_machine()函數。

函數的主體部分刪減之后如下：

int connection_state_machine(server * srv, connection * con) {int done = 0, r;while (done == 0){size_t ostate = con -> state;int b;//根據當前狀態機的狀態進行相應的處理和狀態轉換。switch (con->state){case CON_STATE_REQUEST_START: /* transient *///do somethingcase CON_STATE_REQUEST_END: /* transient *///do somethingcase CON_STATE_HANDLE_REQUEST://do somethingcase CON_STATE_RESPONSE_START://do somethingcase CON_STATE_RESPONSE_END: /* transient *///do somethingcase CON_STATE_CONNECT://do somethingcase CON_STATE_CLOSE://do somethingcase CON_STATE_READ_POST://do somethingcase CON_STATE_READ://do somethingcase CON_STATE_WRITE://do somethingcase CON_STATE_ERROR: /* transient *///do somethingdefault://do somethingbreak;}//end of switch(con -> state) ...if (done == -1){done = 0;}else if (ostate == con->state){done = 1;}}/* something else */return 0; }

可以看到，事實上，狀態機的主體就是一個switch語句，它根據不同的state進入相應的分支，進行事件的處理，在一個狀態處理結束時，會通過調用connection_set_state()函數來設置新的狀態，從而推動狀態機的運轉。

在lighttpd中，各個狀態所做的工作總結如下：

【CON_STATE_CONNECT】清除待讀取隊列中的數據-chunkqueue_reset(con->read_queue); 置con->request_count = 0。【CON_STATE_REQUEST_START】 /*transient */過渡狀態； 記錄事件起始時間； con->request_count++（一次長連接最多可以處理的請求數量是有限制的）； 轉移到CON_STATE_READ狀態。【CON_STATE_READ】和【CON_STATE_READ_POST】調用connection_handle_read_state(srv,con); 服務器從連接讀取HTTP頭并存放在con->requeset.request中。 兩者的區別：POST的數據量比較大，可能需要臨時文件來存儲。【CON_STATE_REQUEST_END】 /*transient */調用http_request_parse(srv, con)解析請求； 函數首先解析Request line，解析出來的結果存放在 con->request.http_method， con->request.http_version和 con->request.uri中； 解析完request line后，開始分析header lines。 將field name和value保存到con->request.headers中。 解析完后判斷是否有POST數據，有則進入CON_STATE_READ_POST狀態， 否則轉移到CON_STATE_HANDLE_REQUEST狀態。【CON_STATE_HANDLE_REQUEST】本狀態需要決定如何處理請求； 該狀態調用http_response_prepare函數，根據返回值進行相應的處理。 如果函數返回HANDLER_FINISHED，且con->mode!=DIRECT（事件已被插件接管）， 則直接進入CON_STATE_RESPONSE_START。 否則lighttpd會做一些處理后再進入CON_STATE_RESPONSE_START狀態。 如果函數返回了HANDLER_WAIT_FOR_FD或 HANDLER_WAIT_FOR_EVENT， 狀態依舊會停留在CON_STATE_HANDLE_REQUEST，等待事件或數據。 如果函數返回了HANDLER_ERROR，進入到CON_STATE_ERROR狀態。【CON_STATE_RESPONSE_START】調用connection_handle_write_prepare(srv,con); 根據客戶端請求的method來設置response的headers; 狀態機進入CON_STATE_WRITE狀態。【CON_STATE_WRITE】調用connection_handle_write(srv,con); 將響應寫回給客戶端，注意，數據可能一次發送不完。 如果數據發送完畢，狀態機進入CON_STATE_RESPONSE_END狀態。【CON_STATE_RESPONSE_END】通知所有插件連接處理完畢； 如果是長連接，重新回到CON_STATE_REQUEST_START； 否則通知所有插件連接關閉； 執行connection_close(srv, con); 和connection_reset(srv, con); 連接關閉。【CON_STATE_ERROR】 /* transient */調用插件handle_request_done； 調用插件handle_connection_close； 執行connection_close將連接關閉。【CON_STATE_CLOSE】調用connection_close(srv, con); 將連接關閉， 注意，這里服務器主動關閉連接，使用shutdown而不是close。

好了，回顧完lighttpd的狀態機機制之后，下一節中，我們將把狀態機機制引入到我們的項目當中！～

總結

以上是生活随笔為你收集整理的【slighttpd】基于lighttpd架构的Server项目实战(8)—状态机机制回顾的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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