本篇主要介绍在Lua服务里调用skynet网络层底层接口的流程，Lua层的api主要在lualib/skynet/socket.lua，可参考官方wiki https://github.com/cloudwu/sk...。
通过一个简单的例子说明Lua服务是如何最终调用到网络层底层接口的：
：
`local socket = require “socket”
local skynet = require "skynet"
local function loop(fd)
socket.start(fd)
while true do
local data = socket.readline('n')
print(data, #data)
end
end
skynet.start(function()
local listen_fd = socket.listen(ip, hort)
socket.start(listen_fd, function(fd, addr)
print("connect fd[%d], addr[%s]", fd, addr)
skynet.fork(loop, fd)
end)
end)`
api调用流程概述
在服务启动时，调用socket.listen监听。调用流程是：driver.listen（第7行）——>skynet_socket_listen（第17行）——>socket_server_listen（第29行）——>send_request（第47行），最后向发送管道写数据。Lua接口执行流程是：socket.lua -> lua-socket.c ->skynet_socket.c -> socket_server.c
注：第34行，do_listen依次调用了unix网络系统接口socket，bind，listen。
`// lualib/skynet/socket.lua
function socket.listen(host, port, backlog)
if port == nil then
host, port = string.match(host, "([^:]+):(.+)$")
port = tonumber(port)
end
return driver.listen(host, port, backlog)end
// lualib-src/lua-socket.c
static int
llisten(lua_State *L) {
const char * host = luaL_checkstring(L,1);
int port = luaL_checkinteger(L,2);
int backlog = luaL_optinteger(L,3,BACKLOG);
struct skynet_context * ctx = lua_touserdata(L, lua_upvalueindex(1));
int id = skynet_socket_listen(ctx, host,port,backlog);
if (id < 0) {
return luaL_error(L, "Listen error");
}
lua_pushinteger(L,id);
return 1;}
// skynet-src/skynet_socket.c
skynet_socket_listen(struct skynet_context ctx, const char host, int port, int backlog) {
uint32_t source = skynet_context_handle(ctx);
return socket_server_listen(SOCKET_SERVER, source, host, port, backlog);}
// skynet-src/socket_server.c
socket_server_listen(struct socket_server ss, uintptr_t opaque, const char addr, int port, int backlog) {
int fd = do_listen(addr, port, backlog);
if (fd < 0) {
return -1;
}
struct request_package request;
int id = reserve_id(ss);
if (id < 0) {
close(fd);
return id;
}
request.u.listen.opaque = opaque;
request.u.listen.id = id;
request.u.listen.fd = fd;
send_request(ss, &request, 'L', sizeof(request.u.listen));
return id;}`
socket连接过程
skynet里的socket结构有几种状态：
#define SOCKET_TYPE_INVALID 0 //可使用
#define SOCKET_TYPE_RESERVE 1 //已占用
#define SOCKET_TYPE_PLISTEN 2 //等待监听(监听套接字拥有)
#define SOCKET_TYPE_LISTEN 3 //监听，可接受客户端的连接（监听套接字才拥有）
#define SOCKET_TYPE_CONNECTING 4 //正在连接（connect失败时状态，tcp会尝试重新connect）
#define SOCKET_TYPE_CONNECTED 5 //已连接，可以收发数据
#define SOCKET_TYPE_HALFCLOSE 6
#define SOCKET_TYPE_PACCEPT 7 //等待连接（连接套接字才拥有）
#define SOCKET_TYPE_BIND 8当工作线程执行socket.listen后，socket线程从接收管道读取数据，执行ctrl_cmd，调用listen_socket（第6行），此时该socket状态是SOCKET_TYPE_PLISTEN（第18行）
`// skynet-src/socket_server.c
static int
ctrl_cmd(struct socket_server *ss, struct socket_message *result) {
...
case 'L':
return listen_socket(ss,(struct request_listen *)buffer, result);
...
}
static int
listen_socket(struct socket_server *ss, struct request_listen * request, struct socket_message *result) {
int id = request->id;
int listen_fd = request->fd;
struct socket *s = new_fd(ss, id, listen_fd, PROTOCOL_TCP, request->opaque, false);
if (s == NULL) {
goto _failed;
}
s->type = SOCKET_TYPE_PLISTEN;
return -1;
...
}` 接着，Lua服务调用socket.start，最终socket线程执行start_socket，此时socket状态是SOCKET_TYPE_LISTEN，等待客户端的连接请求。
`// skynet-src/socket_server.c
static int
start_socket(struct socket_server *ss, struct request_start *request, struct socket_message *result) {
...
if (s->type == SOCKET_TYPE_PACCEPT || s->type == SOCKET_TYPE_PLISTEN) {
if (sp_add(ss->event_fd, s->fd, s)) {
force_close(ss, s, &l, result);
result->data = strerror(errno);
return SOCKET_ERR;
}
s->type = (s->type == SOCKET_TYPE_PACCEPT) ? SOCKET_TYPE_CONNECTED : SOCKET_TYPE_LISTEN;
s->opaque = request->opaque;
result->data = "start";
return SOCKET_OPEN;
}
...
}`
当客户端发起连接请求后，epoll事件返回，调用report_accept（第5行）
第14行，调用unix网络系统接口accept，接受客户端的请求。由于客户端已发起连接，所以不会阻塞。
第16行，从socket池中获取可用的socket id
17-22行，初始化该socket，此时socket状态是SOCKET_TYPE_PACCEPT
`int
socket_server_poll(struct socket_server *ss, struct socket_message * result, int * more) {
...
case SOCKET_TYPE_LISTEN: {
int ok = report_accept(ss, s, result);
...
}
// return 0 when failed, or -1 when file limit
static int
report_accept(struct socket_server *ss, struct socket *s, struct socket_message *result) {
union sockaddr_all u;
socklen_t len = sizeof(u);
int client_fd = accept(s->fd, &u.s, &len);
...
int id = reserve_id(ss);
struct socket *ns = new_fd(ss, id, client_fd, PROTOCOL_TCP, s->opaque, false);
ns->type = SOCKET_TYPE_PACCEPT;
result->opaque = s->opaque;
result->id = s->id;
result->ud = id;
result->data = NULL;
...
return 1;
}` 接着，Lua服务再次调用socket.start(id)，此时id是连接的socket，而不是监听的socket。此时，socket状态是SOCKET_TYPE_CONNECTED，连接已经建立，可以收发数据。这就是整个socket连接过程。
至于怎么通知到 Lua服务稍后分析。
`// skynet-src/socket_server.c
static int
start_socket(struct socket_server *ss, struct request_start *request, struct socket_message *result) {
...
s->type = (s->type == SOCKET_TYPE_PACCEPT) ? SOCKET_TYPE_CONNECTED : SOCKET_TYPE_LISTEN;
...
}`
关闭socket，socket.close
发送数据有两个api，正常发送socket.write, 低优先级发送socket.lwrite。
网络层如何通知给Lua服务
socket线程在运行过程(socket_server_poll)中，当收到网络数据会调用forward_message_tcp
第19行，调用unix系统接口读取socket上的数据
21-24行，采用args-value形式构造result，opaque是Lua服务的地址，id是该socket在池中的索引，ud是实际读取到的字节数，data是数据
第25行，返回SOCKET_DATA，表示接收到数据。
`// skynet-src/socket_server.c
int
socket_server_poll(struct socket_server *ss, struct socket_message * result, int * more) {
...
default:
if (e->read) {
int type;
if (s->protocol == PROTOCOL_TCP) {
type = forward_message_tcp(ss, s, &l, result);
...
return type
}
static int
forward_message_tcp(struct socket_server *ss, struct socket *s, struct socket_lock *l, struct socket_message * resu
lt) {
int sz = s->p.size;
char * buffer = MALLOC(sz);
int n = (int)read(s->fd, buffer, sz);
...
result->opaque = s->opaque;
result->id = s->id;
result->ud = n;
result->data = buffer;
return SOCKET_DATA;
}`
由于socket_server_poll返回的是SOCKET_DATA，调用forward_message（第11行），
23-26行，构造即将要发送的消息数据，用到了上面返回的result
28-32行，构造skynet消息结构，因为是在网络层发送的，不是具体的某个服务，所以source，session字段都设置成0即可
第34行，把消息发送给与socket对应的服务地址。
至此，网络消息通知给具体的Lua服务。
`// skynet-src/skynet_socket.c
int
skynet_socket_poll() {
struct socket_server *ss = SOCKET_SERVER;
assert(ss);
struct socket_message result;
int more = 1;
int type = socket_server_poll(ss, &result, &more);
switch (type) {
case SOCKET_DATA:
forward_message(SKYNET_SOCKET_TYPE_DATA, false, &result);
break;
...
return 1；
}
// mainloop thread
static void
forward_message(int type, bool padding, struct socket_message * result) {
struct skynet_socket_message *sm;
size_t sz = sizeof(*sm);
...
sm = (struct skynet_socket_message *)skynet_malloc(sz);
sm->type = type;
sm->id = result->id;
sm->ud = result->ud;
...
struct skynet_message message;
message.source = 0;
message.session = 0;
message.data = sm;
message.sz = sz | ((size_t)PTYPE_SOCKET << MESSAGE_TYPE_SHIFT);
if (skynet_context_push((uint32_t)result->opaque, &message)) {
// todo: report somewhere to close socket
// don't call skynet_socket_close here (It will block mainloop)
skynet_free(sm->buffer);
skynet_free(sm);
}
}`
Lua服务处理流程
当网络数据到达Lua服务时，lualib/skynet/socket.lua中提供了相应的处理方案。调用消息分发函数socket_message，网络数据类型包含正常数据传输(DATA)，连接(CONNECT)，关闭(CLOSE)，错误(ERROR)等。
第15行，把客户端发过来的数据push到该socket的缓冲池中。
`-- lualib/skynet/socket.lua
skynet.register_protocol {
name = "socket",
id = skynet.PTYPE_SOCKET, -- PTYPE_SOCKET = 6
unpack = driver.unpack,
dispatch = function (_, _, t, ...)
socket_message[t](...)
end
}
-- SKYNET_SOCKET_TYPE_DATA = 1
socket_message[1] = function(id, size, data)
local s = socket_pool[id]
...
local sz = driver.push(s.buffer, buffer_pool, data, size)
...
}`
socket.read(id, sz)，从一个socket上读sz指定的字节数，如果缓冲池里有足够多的数据，从缓冲池里pop出直接返回(第5行)，否则，暂停当前协程（第15行），当数据够或者连接断开时重启协程。
`-- lualib/skynet/socket.lua
function socket.read(id, sz)
local s = socket_pool[id]
assert(s)
...
local ret = driver.pop(s.buffer, buffer_pool, sz)
if ret then
return ret
end
if not s.connected then
return false, driver.readall(s.buffer, buffer_pool)
end
assert(not s.read_required)
s.read_required = sz
suspend(s)
ret = driver.pop(s.buffer, buffer_pool, sz)
if ret then
return ret
else
return false, driver.readall(s.buffer, buffer_pool)
end
end`
socket.readline(id, sep)，从一个socket上读以sep分割的数据，默认是"n"，即读一行数据。注：该api可以指定分隔符，不单单是一行数据。
socket.abandon(id)，清除socket id在本服务内的数据结构，但不并关闭这个socket，用于把id转给其他服务控制。通常，会设计一个master服务接收外部连接，等连接上后再将socket分配给一个slave服务控制，减少master服务的压力。
总结
socket库的使用流程一般是：
-- master服务
local listen_fd = socket.listen(ip, port) //监听一个地址
socket.start(listen_fd, function(fd, addr)
slave.post.start(fd) //客户端连接上，转交给slave
socket.abandon(fd)
end)
-- slave服务
function accept.start(fd)
socket.start(fd) //接管socket
...
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