openssl之BIO系列之9---BIO对的创建和应用

BIO对的创建和应用
---根据openssl doc/crypto/bio/bio_new_bio_pair.pod翻译和自己的理解写成

（作者：DragonKing Mail:wzhah@263.net 发布于：http://gdwzh.126.com之openssl专业论坛）

BIO对是BIO中专门创建的一对缓存BIO，要创建BIO对，调用下面定义的函数（openssl/bio.h）：
int BIO_new_bio_pair(BIO **bio1, size_t writebuf1, BIO **bio2, size_t writebuf2);
这个函数调用成功后返回1，这时候bio1和bio2都是有效的了；否则就返回0，而bio1和bio2就会设为NULL，这是后可以检测出错堆栈以得到更多错误信息。
这个BIO对创建之后，它的两端都能作为数据缓冲的输入和输出。典型的应用是它一端和SSL的IO连接，而另一端则被应用控制，这样，应用程序就不需要直接和网络连接打交道了。
这两个BIO对的功能是完全对称的，它们的缓冲区的大小由参数writebuf1和writebuf2决定，如果给定的大小是0，那么该函数就会使用缺省的缓存大小。BIO_new_bio_pair不会检查bio1和bio2是否真的指向其它BIO，bio1和bio2的值都被重写，但是在此之前不会调用BIO_free()函数。所以，在使用bio1和bio2之前，必须自己保证这两个变量是空的BIO，否则可能造成内存泄漏。
值得注意的是，虽然这两个BIO是一对的和一起创建的，但是却必须分别释放。之所以这样做，是有其重要原因的，因为有些SSL函数，如SSL_set_bio或BIO_free会隐含调用BIO_free函数，所以这时候另一端的BIO就只能单独释放了。
为了让大家对BIO对的应用模型有一个感性的认识，下面举一个简单的例子说明问题。
BIO对能给提供应用程序中对网络处理的完全控制能力，程序可以对根据需要调用soket的select()函数，同时却可以避免直接处理SSL接口。下面是使用BIO_new_bio_pair的简单代码模型：
BIO *internal_bio, *network_bio;
...
BIO_new_bio_pair(internal_bio, 0, network_bio, 0);
SSL_set_bio(ssl, internal_bio);
SSL_operations();
...

application | TLS-engine
| |
+----------> SSL_operations()
| // ||
| || //
| BIO-pair (internal_bio)
+----------< BIO-pair (network_bio)
| |
socket |

...
SSL_free(ssl); /* 隐式释放 internal_bio */
BIO_free(network_bio); /* 显式释放 network_bio*/
...
因为BIO对只会简单的缓存数据，而不会直接涉及到连接，所以它看起来就想非阻塞型的接口，如果写缓存满了或读缓存空的时候，调用IO函数就会立刻返回。也就是说，应用程序必须自己对写缓存执行flush操作或对读缓存执行fill操作。可以使用前面介绍过的BIO_ctrl_pending函数看看是否有数据在缓存里面并需要传输到网络上去；为了下面的SSL_operation能够正确执行，可以调用BIO_ctrl_get_read_request函数，以决定需要在写缓存写入多少数据。上面两个函数可以保证正确的SSL操作的进行。
需要注意的是，SSL_operation的调用可能会出现返回ERROR_SSL_WANT_READ值，但这时候写缓存却还有数据的情况，所以应用程序不能简单的根据这个错误代码进行判断，而必须保证写缓存以及执行过flush操作了，否则就会造成死锁现象，因为另一端可能知道等到有数据了才会继续进行下面的操作。