openssl之BIO系列之16---BIO對(pair)類型BIO，openssl16---bio

openssl之BIO系列之16---BIO對(pair)類型BIO，openssl16---bio

BIO對(pair)類型BIO

    ---根據openssl doc\crypto\bio_s_bio.pod翻譯和自己的理解寫成

    （作者：DragonKing, Mail: wzhah@263.net ,發佈於：http://gdwzh.126.com之o

penssl專業論壇）

    前面我們已經介紹過BIO對的概念，其實更進一步，BIO對也是作為一種source/sin

k類型的BIO來處理的，也就是說，BIO裡面還提供了一種專門的BIO_METHO方法來處理BI

O對的各種操作。BIO對類型的BIO各種相關的函數定義如下(openssl\bio.h)：

     BIO_METHOD *BIO_s_bio(void);

     #define BIO_make_bio_pair(b1,b2) (int)BIO_ctrl(b1,BIO_C_MAKE_BIO_PAIR,0

,b2)

     #define BIO_destroy_bio_pair(b) (int)BIO_ctrl(b,BIO_C_DESTROY_BIO_PAIR,

0,NULL)

     #define BIO_shutdown_wr(b) (int)BIO_ctrl(b, BIO_C_SHUTDOWN_WR, 0, NULL)

 

     #define BIO_set_write_buf_size(b,size) (int)BIO_ctrl(b,BIO_C_SET_WRITE_

BUF_SIZE,size,NULL)

     #define BIO_get_write_buf_size(b,size) (size_t)BIO_ctrl(b,BIO_C_GET_WRI

TE_BUF_SIZE,size,NULL)

     int BIO_new_bio_pair(BIO **bio1, size_t writebuf1, BIO **bio2, size_t w

ritebuf2);

     #define BIO_get_write_guarantee(b) (int)BIO_ctrl(b,BIO_C_GET_WRITE_GUAR

ANTEE,0,NULL)

     size_t BIO_ctrl_get_write_guarantee(BIO *b);

     #define BIO_get_read_request(b) (int)BIO_ctrl(b,BIO_C_GET_READ_REQUEST,

0,NULL)

     size_t BIO_ctrl_get_read_request(BIO *b);

     int BIO_ctrl_reset_read_request(BIO *b);

    可以看到，這些函數中大多數是宏定義函數並且都是基於BIO_ctrl函數的。

    BIO對類型的BIO是一對source/sink型的BIO，資料通常是從一個BIO緩衝寫入，從另

一個BIO讀出。其實，從原始碼（bss_bio.c）可以看出，所謂的BIO對只是將兩個BIO的

終端輸出（BIO結構中參數peer的ptr成員）相互設定為對方，從而形成一種對稱的結構

，如下：

     bio1->peer->ptr=bio2

     bio2->peer->ptr=bio1

     資料流向1(寫bio1,讀bio2)：--->bio1--->bio2--->

     資料流行2(寫bio2,讀bio1)：--->bio2--->bio1--->

    因為沒有提供內部資料結構的記憶體鎖結構(lock)，所以，一般來說這個BIO對的兩個

BIO都必須在一個線程下使用。因為BIO鏈通常是以一個source/sink BIO結束的，所以就

可以實現應用程式通過控制BIO對的一個BIO從而控制整個BIO鏈的資料處理。其實，也就

相當於BIO對給應用程式提供了一個處理整個BIO鏈的入口。上次我們說BIO對的時候就說

過，BIO對的一個典型應用就是在應用程式裡面控制TLS/SSL的I/O介面，一般來說，在應

用程式想在TLS/SSL中使用非標準的傳輸方法或者不適合使用標準的socket方法的時候就

可以採用這樣的方法來實現。

    前面提過，BIO對釋放的時候，需要分別釋放兩個BIO，如果在使用BIO_free或者BI

O_free_all釋放了其中一個BIO的時候，另一個BIO就也必須要釋放。

    當BIO對使用在雙嚮應用程式的時候，如TLS/SSL，一定要對寫緩衝區裡面的資料執

行flush操作。當然，也可以通過在BIO對中的另一個BIO調用BIO_pending函數，如果有

資料在緩衝區中，那麼就將它們讀出並發送到底層的傳輸通道中區。為了使請求或BIO_

should_read函數調用成功（為true），在執行任何正常的操作（如select）之前，都必

須這樣做才行。

    下面舉一個例子說明執行flush操作的重要性：

    考慮在TLS/SSL握手過程中，採用了BIO_write函數發送了資料，相應的操作應該使

BIO_read。BIO_write操作成功執行並將資料寫入到寫緩衝區中。BIO_read調用開始會失

敗，BIO_should_retry返回true。如果此時對寫緩衝區不執行flush操作，那麼BIO_rea

d調用永遠不會成功，因為底層傳輸通道會一直等待直到資料有效（但資料卻在寫緩衝區

裡，沒有傳到底層通道）。

    【BIO_s_bio】

    該函數返回一個BIO對類型的BIO_METHOD，其定義如下：

    static BIO_METHOD methods_biop =

    { BIO_TYPE_BIO,

     "BIO pair",

     bio_write,

     bio_read,

     bio_puts,

     NULL /* 沒有定義 bio_gets */,

     bio_ctrl,

     bio_new,

     bio_free,

     NULL /* 沒有定義 bio_callback_ctrl */

    };

    從定義中可以看到，該類型的BIO不支援BIO_gets的功能。

    BIO_read函數從緩衝BIO中讀取資料，如果沒有資料，則發出一個重試請求。

    BIO_write函數往緩衝BIO中寫入資料，如果緩衝區已滿，則發出一個重試請求。

    BIO_ctrl_pending和BIO_ctrl_wpending函數可以用來查看在讀或寫緩衝區裡面有效

的資料的數量。

    BIO_reset函數將寫緩衝區裡面的資料清除。

    【BIO_make_bio_pair】

    該函數將兩個單獨的BIO串連起來成為一個BIO對。

    【BIO_destroy_pair】

    該函數跟上面的函數相反，它將兩個串連起來的BIO對拆開；如果一個BIO對中的任

何一個BIO被釋放，該操作會自動執行。

    【BIO_shutdown_wr】

    該函數關閉BIO對的其中一個BIO，一個BIO被關閉後，針對該BIO的任何寫操作都會

返回錯誤。從另一個BIO讀資料的時候要麼返回剩餘的有效資料，要麼返回EOF。

    【BIO_set_write_buf_size】

    該函數設定BIO的緩衝區大小。如果該BIO的緩衝區大小沒有初始化，那麼就會使用

預設的值，大小為17k，這對於一個TLS記錄來說是足夠大的了。

    【BIO_get_write_buf_size】

    該函數返回寫緩衝區的大小。

    【BIO_new_bio_pair】

    該函數我們在前面的《BIO系列之9---BIO對的建立和應用》中已經做了詳細的介紹

，其實，它是調用了BIO_new,BIO_make_bio_pair和BIO_set_write_buf_size函數來建立

一對BIO對的。如果兩個緩衝區長度的參數都為零，那麼就會使用預設的緩衝區長度。

    【BIO_get_write_guarantee和BIO_ctrl_get_write_guarantee】

    這兩個函數返回當前能夠寫入BIO的資料的最大長度。如果往BIO寫入的資料長度比

該函數返回的資料長度大，那麼BIO_write返回的寫入資料長度會小於要求寫入的資料，

如果緩衝區已經滿了，則會發出一個重試的請求。這兩個函數的唯一不同之處是一個使

用函數實現的，一個是使用宏定義實現的。

    【BIO_get_read_request和BIO_ctrl_get_read_request】

    這兩個函數返回要求發送的資料的長度，這通常是在對該BIO對的另一個BIO執行讀

操作時因為緩衝區資料為空白導致失敗時發出的請求。所以，這通常用來表明現在應該寫

入多少資料才能使接下來的讀操作能夠成功執行，這在TLS/SSL應用程式中是非常有用的

，因為對於這個協議來說，讀取的資料長度比緩衝區的資料長度通常要有意義的多。如

果在讀操作成功之後調用這兩個函數會返回0，如果在調用該函數之前有新的資料寫入（

不管是部分還是全部滿足需要讀取的資料的要求），那麼調用該函數也會返回0。理所當

然，該函數返回的資料長度肯定不會大於BIO_get_write_guarantee函數返回的資料長度

。

    【BIO_ctrl_reset_read_request】

    該函數就是把BIO_get_read_request要返回值設定為0。

    【參考文檔】

    《BIO系列之9---BIO對的建立和應用》