我們知道，對於tor的伺服器來說，有的時候因為其訪問量巨大，不得不採取一些相應機制來保證服務的正常提供。在伺服器程式設計裡，我們經常可以用到的技術，例如執行緒池，多路復用等。tor程式，在大多數情況下，都是單程序執行的，幾乎沒有**用到多執行緒的操作。正因為如此，tor的主程序才絕對不允許出現阻塞式的操作。但是，唯獨在一處，tor為了提高自身效率，利用了執行緒池類似的機制。這個部分就是cpuworker。本文就主要介紹該模組的作用和實現機制。
簡單的說，cpuworker存在的目的，是為了利用執行緒池的機制分擔tor主程序的壓力，幫助其在接收到create請求時計算對稱金鑰。下面進行具體的過程描述：
1. 系統啟動時根據主機cpu數量，初始化cpuworker執行緒池；（linux中線程和程序基本無差別）
cpuworkers_rotate()
1.1 根據配置檔案配置選項，自適應地檢測cpu數量或固定設定cpu數量；
spawn_enough_cpuworkers()
1.2 根據cpu數量，開啟cpuworker執行緒；（最大數目為16，最小數目為1）
spawn_cpuworker()
1.3 開啟執行緒之前，建立sockpair，建立cpuworker連線，關聯cpuworker連線與sockpair[0]；
1.4 開啟執行緒之時，設定執行緒執行函式cpuworker_main，關聯執行緒與sockpair[1]；
1.5 開啟執行緒之後，將cpuworker連線加入系統連線池，同時從此執行緒與tor主程序之間的通訊方式為sockpair，類似socket的讀寫操作；
2. 在成功完成以上操作之後，系統達到如下效果：
2.1 當tor主程序收到某主機發來的create包時，檢查連線池內是否有空閒的cpuworker連線；
assign_onionskin_to_cpuworker()
2.2 若有空閒cpuworker連線，則將create包內容寫入該連線；
connection_write_to_buf()
2.2.1 寫入該連線則會啟用該連線，使其將資料進一步寫到sockpair[0]內，亦即傳遞給對應的執行緒，執行緒利用sockpair[1]來讀取資料；
2.2.2 執行緒的主函式是阻塞式得等待資料，一旦資料到達，則開始處理，並在處理完畢之後，將結果寫回sockpair[1]，亦即傳遞歸主程序cpuworker連線；
cpuworker_main()
2.2.3 主程序處理cpuworker讀事件就是根據對應的鏈路返回對應的created包，其中包括dh金鑰交換協議第二部分金鑰和生成的對稱金鑰的摘要等；
2.3 若無空閒cpuworker連線，則將create包掛起，在適當時候再寫入空閒連線；
onion_pending_add()
上述整個過程，省略了很多細節部分，大家各自參照原函式進行進一步分析和理解。此處對幾點再進行強調：tor系統的連線多種多樣，我們前面提過ap連線等內部連線，實際上cpuworker連線也是內部連線，雖然他是用sockpair來完成的；sockpair是一種程序間通訊機制，在眾多的通訊機制中，這種機制對tor系統最為合適，所以選用了這種方式；cpuworker執行緒的主要工作內容是對稱金鑰的生成。
這裡我們再對稱金鑰的生成進行說明：
1. 在鏈路建立的過程中，tor伺服器應該首先接收到create包。create包的負載部分具有如下格式：（針對tap握手方式）
payload := pk(padding || symmetric key || first part of g^x) || sk(second part of g^x)
pk：利用伺服器的onion key進行公鑰加密；
sk：利用symmetric key進行對稱加密；
padding：填充位元組，長度一般為42b
symmetric key：用於加密第二部分內容的對稱金鑰；
g^x：dh金鑰交換協議第一部分金鑰材料。
2. 伺服器接收到create包之後，就要決定dh金鑰交換協議的第二部分金鑰材料g^y，從而計算出對稱金鑰。就是因為這個部分的金鑰操作過程稍微會耗上一部分的時間，不適合在tor主程序中進行操作，所以tor程式利用cpuworker機制，開啟執行緒專門為這種操作提供服務。在處理玩這些操作之後，tor主程序生成created包，返回給指定的鏈路。created包的結構如下：
payload := dh_key || digest
dh_key：dh金鑰交換協議第二部分金鑰材料g^y；
digest：對稱金鑰首20位元組作為摘要；
3. 其實，對稱金鑰生成之後被作為材料，截斷成五個部分：
key material := digest || f_digest || b_digest || f_crypto || b_crypto
第一部分20位元組，被用作對稱金鑰摘要做為created包負載的乙個部分；
第二部分20位元組，被用作前向資料摘要計算的金鑰；
第三部分20位元組，被用作後向資料摘要計算的金鑰；
第四部分16位元組，被用作前向資料加密的金鑰；
第五部分16位元組，被用作後向資料加密的金鑰。
前向和後向的不同，在於資料是遠離op還是靠近op。若是遠離op，則稱為前向；若是靠近op，則稱為後向。這裡的這些金鑰，是針對op與or之間而言的，不是or與or之間的金鑰。也就是說，這些金鑰是洋蔥金鑰，用於層層包裹資料，或者層層解密資料。我們可以知道的是，前向金鑰，是用於資料遠離op時，所以是用來層層解密的；後向金鑰，是用於資料靠近op時，所以是用來層層加密的。op端存有鏈路中所有or的所有這些前後向金鑰，所以它可以完成全加密和全解密。總的來說，也就是不要忘記，這裡的金鑰協商，是op建立鏈路之時，op與or之間進行的協商。
4. 另外，在cpuworker的使用過程中，規定了一些請求和應答的格式。這個部分很簡單，就不再多說，大家可以參照cpuworker_main函式開頭部分的注釋進行理解。此處只再對tag進行簡單說明。tag的作用是進行連線id和鏈路id的記錄，方便請求處理完成之後，快速找到對應的原始鏈路。快速查詢方法就是利用之前我們提到過的雜湊對映表，這裡就不再多說：
map(circ_id, or_conn) --> circ
因為通過上述的講解之後，cpuworker.c原始碼部分沒有任何的理解起來的難度，所以此處就不再多原始檔進行冗餘的描述，大家可以遵循上述思路進行**的瀏覽。應該來說，很快的就可以將cpuworker的工作和整個tor系統的工作機制聯絡到一起。那麼，關於cpuworker我們就解釋到這裡。
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