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Combine Messages

这篇文章主要描述消息组合机制。

1. Where combine messages are used

消息组合机制，可以节省网络带宽，并支持原子操作。消息组合由客户端的C库来组建，由多个I/O消息和连接消息打包在一起组成。下边来看看它的使用。

1.1 Atomic operations

考虑这么一种情况，当两个线程执行以下代码，读取同一个文件描述符：

a_thread ()
{
    char buf [BUFSIZ];

    lseek (fd, position, SEEK_SET);
    read (fd, buf, BUFSIZ);
    …
}

当第一个线程执行lseek()时，被第二个线程抢占，当第一个线程恢复执行时，文件的偏移值已经被修改了，有三种方法可以解决这个问题：

使用mutex互斥访问同一个文件描述符。使用mutex的问题在于，每次读写操作等都需要加锁，如果线程没有按照约定执行的话，还是可能会存在一样的问题；
每个线程分别打开这个文件，维护两个文件描述符。这是一种通用的好的解决方法；
这两个线程可以使用readblock()函数，这个函数会原子的执行lseek()和read()。通过将_IO_LSEEK和_IO_READ组合成一个消息，可以执行原子的操作；

1.2 Bandwidth considerations

另外一个有用的地方就是stat()函数，这个函数相当于顺序调用open()、fstat()、close()三个函数，可以将这三个函数对应的消息组合成一个。这样的操作可以提高效率，尤其在网络连接中，此外也简化了资源管理器，因为可以不必使用连接函数来处理stat()。

2. The library's combine-message handling

资源管理器在处理消息组合的时候，会将消息传递给不同的处理函数，比如当_IO_LSEEK和_IO_READ组合时，资源管理器库会调用io_lseek()和io_read()来处理。
当有多个线程发送组合的消息时，那么就会出现同步的问题，解决方法就是资源管理器库提供了锁住OCB的机制来互斥访问，比如处理readblock()消息组合时，可以按以下方式处理：

lock_ocb handler
_IO_LSEEK message handler
_IO_READ message handler
unlock_ocb handler

看看几个与消息组合相关的问题：

2.1 Component responses

消息组合就是将常规的资源管理器消息组合成一个消息，资源管理器在收到组合的消息后再进行拆解并调用对应的处理函数处理。通常这样不会带来额外的处理，但有一个case是例外：readblock()。
通常，在处理完_IO_LSEEK消息后，处理程序将返回文件的当前位置，但是下一条消息_IO_READ也返回数据，按照约定，只有组合消息中的最后一个消息才返回数据，中间消息只允许返回通过/失败的指示。因此在lseek()中需要去判断是否在组合消息中，代码如下：

int
iofunc_lseek_default (resmgr_context_t *ctp,
                      io_lseek_t *msg,
                      iofunc_ocb_t *ocb)
{
    /* 
     *  performs the lseek processing here
     *  may "early-out" on error conditions
     */
     . . .

    /* decision re: combine messages done here */
    if (msg -> i.combine_len & _IO_COMBINE_FLAG) {
        return (EOK);
    }

    msg -> o = offset;
    return (_RESMGR_PTR (ctp, &msg -> o, sizeof (msg -> o)));
}

如果在处理函数中返回的不是EOK，则组合消息的处理会被中止，并将状态发送给客户端。

2.2 Component data access

第二个与消息组合相关的问题是如何去访问后续消息组件的数据区域。比如writeblock()需要处理的消息就包括：_IO_SEEK, _IO_WRITE, data三部分，其中数据也是以消息的形式来传送。资源管理器提供了resmgr_msgread()函数，用于获取与消息组件对应的数据，因此在io_write()处理函数中，应该使用resmgr_msgread()替换MsgRead()。实际上，资源管理器应该始终都使用resmgr_msgread()函数，它的实现如下：

int resmgr_msgread( resmgr_context_t *ctp,
                    void *msg,
                    int nbytes,
                    int offset)
{
    return MsgRead(ctp->rcvid, msg, nbytes, ctp->offset + offset);
}

对应的还提供了一个`resmgr_msgwrite()·函数。

2.3 Locking and unlocking the attribute structure

对属性结构需要互斥访问，属性结构存放在OCB中，提供了加锁的机制：

lock_ocb
unlock_ocb
比如在访问属性结构的时候，可以使用iofunc_attr_lock()和iofunc_attr_unlock()。

2.4 Connect message types

可以看看一般的case：io_open处理程序，并不总是对应于客户端的open()调用，比如客户端可能调用stat()和access()。

_IO_CONNECT_COMBINE_CLOSE
当调用stat()函数时，相当于顺序执行open()/fstat()/close()，进行消息组合后可以提高效率，包括消息：
_IO_CONNECT_COMBINE_CLOSE, _IO_STAT，对应执行的操作：io_open, io_lock_ocb, io_stat, io_unlock_ocb，io_close。_IO_CONNECT_COMBINE_CLOSE消息会调用io_open处理函数，同时也会隐式调用io_close_ocb处理函数。
_IO_CONNECT_COMBINE
当客户端调用access()接口时，C库底层会去执行stat()调用，并根据stat()调用的结果，可选的执行devctl()来获取更多信息，最后还需要调用close()来关闭设备。
包括消息：_IO_CONNECT_COMBINE, _IO_STAT, _IO_DEVCTL（optional）, _IO_CLOSE；涉及的操作有：io_open, io_lock_ocb, io_stat, io_unlock_ocb, io_lock_ocb (optional), io_devctl (optional), io_unlock_ocb (optional), io_close。

QNX之编写资源管理器（五）