TrafficServer http2 代碼分析

TrafficServer 是Apache基金會的 HTTP/HTTP2 代理伺服器。

TrafficServer 的 HTTP2 部分主要的代碼在 :

1. trafficserver/proxy/http2/HTTP2.h, HTTP2.cc
2. trafficserver/proxy/http2/Http2Stream.h, Http2Stream.cc
3. trafficserver/proxy/http2/Http2ClientSession.h, Http2ClientSession.cc
4. trafficserver/proxy/http2/Http2ConnectionState.h, Http2ConnectionState.cc
5. trafficserver/proxy/http2/ Http2DependencyTree.h, Http2DependencyTree.cc
6. trafficserver/proxy/http2/HPACK.h, HPACK.cc
7. trafficserver/proxy/http2/HuffmanCodec.h, HuffmanCodec.cc

1. trafficserver/proxy/http2/HTTP2.h, HTTP2.cc

10種Frame 的struct定義，解析/序列化函數，HeaderList轉換函數，一些常量定義

2. trafficserver/proxy/http2/Http2ClientSession.h, Http2ClientSession.cc

Http2ClientSession 處理 io event 事件，解析 FrameHeader，

調用順序：

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12	Http2ClientSession::main_event_handler() --> state_read_connection_preface() --> state_start_frame_read() --> state_process_frame_read() 解析出一個完整的Frame --> do_complete_frame_read() --> Http2ConnectionState::main_event_handler(HTTP2_SESSION_EVENT_RECV )

3. trafficserver/proxy/http2/Http2ConnectionState.h, Http2ConnectionState.cc

Http2ConnectionState，對應一個 HTTP2 連接配接，代碼基本等價于 proxygen 的 HTTPSession，主要的成員變量：

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11	{ 雙連結清單<Http2Stream> //略挫，有個find_stream 用的周遊，改map好點。 Http2ClientSession， HpackHandle 2個， DependencyTree， Http2ConnectionSettingsclient_settings server_settings，連接配接的幾個 Settings 配置項，一個int數組 }

主要的方法：各個 rcv_xxx_frame() 和 send_xxx_frame(0 Http2ConnectionState::main_event_handler(HTTP2_SESSION_EVENT_RECV )裡面，解析輸入的各種 Frame

• rcv_data_frame, // HTTP2_FRAME_TYPE_DATA
• rcv_headers_frame, // HTTP2_FRAME_TYPE_HEADERS
• rcv_priority_frame, // HTTP2_FRAME_TYPE_PRIORITY
• rcv_rst_stream_frame, // HTTP2_FRAME_TYPE_RST_STREAM
• rcv_settings_frame, // HTTP2_FRAME_TYPE_SETTINGS
• rcv_push_promise_frame, // HTTP2_FRAME_TYPE_PUSH_PROMISE
• rcv_ping_frame, // HTTP2_FRAME_TYPE_PING
• rcv_goaway_frame, // HTTP2_FRAME_TYPE_GOAWAY
• rcv_window_update_frame, // HTTP2_FRAME_TYPE_WINDOW_UPDATE
• rcv_continuation_frame, // HTTP2_FRAME_TYPE_CONTINUATION

還有發送各類 frame 的接口，send_data_frames()/send_headers_frame() / send_push_promise_frame() / send_rst_stream_frame() 等。

具體地：

rcv_data_frame :

find_stream,然後檢查stream的state是不是OPEN/HALF_CLOSE_LOCAL，去除 padding，處理END_STREAM flag，檢查本端流量控制 window_size ，儲存buffer，更新本地的window，發回 Connection 和 Stream Level 的WindowUpdate Frame。

rcv_headers_frame：

find_stream/create_stream，處理padding，處理PRIORITY flag添加到 PriorityTree 裡面，如果 Header Block 結束了（即有END_HEADERS FLAG），那就http2_decode_header_blocks() 做HPACK 解壓縮，調用 Http2Stream 處了解析出的HeaderList

rcv_priority_frame:

find_stream，reprioritize，重新調整樹。

rcv_rst_stream_frame

rcv_settings_frame:

parse檢查收到的各個配置項，更新到client_settings中，并發送SETTINGS_ACK

rcv_push_promise_frame 等

包括 rcv_ping_frame

rcv_goaway_frame:

rcv_window_update_frame

比較簡單，略。

rcv_continuation_frame

類似 rcv_headers_frame

send_data_frames_depends_on_priority

取了 DependencyTree的top()，

send_data_frames 等

send_a_data_frame

send_headers_frame

send_push_promise_frame

send_rst_stream_frame

send_settings_frame

send_ping_frame

send_goaway_frame

send_window_update_frame

比較簡單，就是檢查字段合法性，序列化，然後發送。

4. trafficserver/proxy/http2/Http2Stream.h, Http2Stream.cc

對應實作HTTP2 的Stream，重要的成員變量有：

Http2StreamState _state;//實作IDLE，OPEN，RESERVED，HALF_CLOSE等的切換。

DependencyTree::Node *priority_node;// Priority Tree中的節點指針。

5. trafficserver/proxy/http2/Http2DependencyTree.h, Http2DependencyTree.cc

Http2DependencyTree::Node 表示一個Stream，成員變量有：

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14	{ bool actived; //是否有輸出資料 bool queued; //是否在 actived 隊列中 uint32_t id; uint32_t weight; uint32_t point; //queue中的節點按照這個 point 做優先級排序 Node *parent; //父節點 DLL<Node> children; //子節點的雙清單 PriorityQueueEntry<Node *> *entry; // PriorityQueue<Node *> *queue; //有輸出資料的所有子節點的隊列，按point 優先級降序排列 Http2Stream *t; }

Http2DependencyTree 中有個 Node * root 指向 樹的根節點。

Http2DependencyTree的主要方法有：

1. Node *find(uint32_t id);

   DFS 遞歸周遊樹，查找一個Stream。

2. Node *add(uint32_t parent_id, uint32_t id, uint32_t weight, bool exclusive, T t); 就是插入 parent 的 children 連結清單中，兼做 exclusive 處理。
3. void remove(Node *node); 從parent 的 queue 中移除自己，把自己的 queue 全轉給 parent，把自己的 children 全轉給 parent
4. void reprioritize(uint32_t new_parent_id, uint32_t id, bool exclusive); 重排優先級，就是移動節點
5. Node *top(); 傳回整個樹中，point 最高的葉子節點。遞歸實作。
6. void activate(Node *node); 往上周遊，如果目前節點沒有 在 parent 的 queue中，加入
7. void deactivate(Node *node, uint32_t sent); 從parent 的queue中去除自己。
8. void update(Node *node, uint32_t sent);

這裡使用 Weighted Fair Queue (WFQ) Scheduling 來排程 Stream 之間的優先級。

Http2ConnectionState::send_data_frames_depends_on_priority() 中，是直接取了 樹的 top() 節點，

6. trafficserver/proxy/http2/HPACK.h, HPACK.cc

實作 HPACK 壓縮/解壓縮

7. trafficserver/proxy/http2/HuffmanCodec.h, HuffmanCodec.cc

實作靜态的 Huffman 表，接口簡單，隻有4個函數，，

是實作成 二叉樹，相比proxygen估計效率會低一些。