skynet源码分析3:消息调度


从四个方面来说:

  1、消息发送

  2、工作线程控制

  3、信箱调度

  4、消息分发

与调度相关的代码实现在/skynet-src/skynet_mq.c,/skynet-src/skynet_start.c,/skynet-src/skynet_server.c三个文件中,整体上是一个m:n的调度器。


消息发送


skynet的消息定义在/skynet-src/skynet_mq.h中:

 

struct skynet_message { uint32_t source; int session; void * data; size_t sz; }; // type is encoding in skynet_message.sz high 8bit
#define MESSAGE_TYPE_MASK (SIZE_MAX >> 8)
#define MESSAGE_TYPE_SHIFT ((sizeof(size_t)-1) * 8)

 

source:消息源(sc)的句柄。

session:用来做上下文的标识

data:消息指针

sz:消息长度,消息的请求类型定义在高8位

消息发出后,会被保存在接收者sc的信箱(message_queue字段)中,发送消息也就是向信箱压入一条消息。来看看发送函数吧,在/skynet-src/skynet_server.c中:

 1 int
 2 skynet_send(struct skynet_context * context, uint32_t source, uint32_t destination , int type, int session, void * data, size_t sz) {  3     if ((sz & MESSAGE_TYPE_MASK) != sz) {  4         skynet_error(context, "The message to %x is too large", destination);  5         if (type & PTYPE_TAG_DONTCOPY) {  6  skynet_free(data);  7  }  8         return -1;  9  } 10     _filter_args(context, type, &session, (void **)&data, &sz); 11 
12     if (source == 0) { 13         source = context->handle; 14  } 15 
16     if (destination == 0) { 17         return session; 18  } 19     if (skynet_harbor_message_isremote(destination)) { 20         struct remote_message * rmsg = skynet_malloc(sizeof(*rmsg)); 21         rmsg->destination.handle = destination; 22         rmsg->message = data; 23         rmsg->sz = sz; 24  skynet_harbor_send(rmsg, source, session); 25     } else { 26         struct skynet_message smsg; 27         smsg.source = source; 28         smsg.session = session; 29         smsg.data = data; 30         smsg.sz = sz; 31 
32         if (skynet_context_push(destination, &smsg)) { 33  skynet_free(data); 34             return -1; 35  } 36  } 37     return session; 38 }

3-9行对消息长度做了限制,MESSAGE_TYPE_MASK等于(SIZE_MAX >> 8),也就是最大只能为224,16MB。

_filter_args根据type做了两个处理:

1、(type & PTYPE_TAG_DONTCOPY) == 0

  会将data复制一份用作实际发送,这种情况下原来的data就要由调用者负责释放。

2、(type & PTYPE_TAG_ALLOCSESSION) > 0

  会从sc的session计数器分配一个session.

处理完后,type会合并到sz的高8位。

最后一步就是投递到接收者的信箱了,根据接收者句柄判断是否为远程节点,如果是就用harbo发送。(内置的集群方案,现在已经不推荐使用)。成功返回session,失败返回-1,并且释放data.

 


 

工作线程的控制

skynet运行后,会启动固定的线程来轮流调度sc(skynet_context),线程数由配置文件中的thread字段定义,默认是4个。那它是如何控制这些线程的呢?具体实现在/skynet-src/skynet_start.c中。

在208行,启动了工作线程:

static int weight[] = { -1, -1, -1, -1, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 3, }; struct worker_parm wp[thread]; for (i=0;i<thread;i++) { wp[i].m = m; wp[i].id = i; if (i < sizeof(weight)/sizeof(weight[0])) { wp[i].weight= weight[i]; } else { wp[i].weight = 0; } create_thread(&pid[i+3], thread_worker, &wp[i]); }

直接来看线程函数thread_worker把,在152行:

 1 static void *
 2 thread_worker(void *p) {  3     struct worker_parm *wp = p;  4     int id = wp->id;  5     int weight = wp->weight;  6     struct monitor *m = wp->m;  7     struct skynet_monitor *sm = m->m[id];  8  skynet_initthread(THREAD_WORKER);  9     struct message_queue * q = NULL; 10     while (!m->quit) { 11         q = skynet_context_message_dispatch(sm, q, weight); 12         if (q == NULL) { 13             if (pthread_mutex_lock(&m->mutex) == 0) { 14                 ++ m->sleep; 15                 // "spurious wakeup" is harmless, 16                 // because skynet_context_message_dispatch() can be call at any time.
17                 if (!m->quit) 18                     pthread_cond_wait(&m->cond, &m->mutex); 19                 -- m->sleep; 20                 if (pthread_mutex_unlock(&m->mutex)) { 21                     fprintf(stderr, "unlock mutex error"); 22                     exit(1); 23  } 24  } 25  } 26  } 27     return NULL; 28 }

控制这种生命周期与进程一致的工作线程,主要有两个细节:1、均匀不重复的分配任务。2、不空转、最小时延。前者处理线程同步就好。来看看skynet是如何处理后者的吧:

它用得是条件变量来处理空转的,用条件变量有两点好处:1、让出cpu时间片.2、由外部决定何时唤醒,这样可以在有任务时再唤醒,既能最大化的不空转,又能减小处理任务的时延。

具体实现是条件变量的标准应用了,和《unix高级编程》条件变量的例子几乎一样。这里还有一个sleep的计数,有什么用呢?用来判断要不要调用pthread_cond_signal的。

最后还有一个问题,等待的线程是在哪里被唤醒的呢?在socket线程和timer线程里唤醒的,前者有socket消息时会调用一次,后者每个刷新时间会唤醒一次。


信箱的调度

上一篇时,在sc里我们看到过一个message_queue类型的字段,这就是信箱。skynet中用了两种队列来存储消息并完成调度,下面称为12级队列,1级队列是一个单链表,每个节点是2级队列,2级队列(message_queue)是一个自动扩展的循环队列,用来存储消息。这两个队列实现在/skynet-src/skynet_mq.c中,实现的很简单,并没有用复杂的无锁结构,而是自旋锁保证线程安全的链表,循环队列。

信箱的调度就是12级队列的调度,整体结构描述如下:

while(1){

  1级队列出队;

  调度2级队列;

  1级队列入队;

}

这部分实现在/skynet-src/skynet_server的275行skynet_context_message_dispatch()中:

 1 struct message_queue * 
 2 skynet_context_message_dispatch(struct skynet_monitor *sm, struct message_queue *q, int weight) {  3     if (q == NULL) {  4         q = skynet_globalmq_pop();  5         if (q==NULL)  6             return NULL;  7  }  8 
 9     uint32_t handle = skynet_mq_handle(q); 10 
11     struct skynet_context * ctx = skynet_handle_grab(handle); 12     if (ctx == NULL) { 13         struct drop_t d = { handle }; 14         skynet_mq_release(q, drop_message, &d); 15         return skynet_globalmq_pop(); 16  } 17 
18     int i,n=1; 19     struct skynet_message msg; 20 
21     for (i=0;i<n;i++) { 22         if (skynet_mq_pop(q,&msg)) { 23  skynet_context_release(ctx); 24             return skynet_globalmq_pop(); 25         } else if (i==0 && weight >= 0) { 26             n = skynet_mq_length(q); 27             n >>= weight; 28  } 29         int overload = skynet_mq_overload(q); 30         if (overload) { 31             skynet_error(ctx, "May overload, message queue length = %d", overload); 32  } 33 
34  skynet_monitor_trigger(sm, msg.source , handle); 35 
36         if (ctx->cb == NULL) { 37  skynet_free(msg.data); 38         } else { 39             dispatch_message(ctx, &msg); 40  } 41 
42         skynet_monitor_trigger(sm, 0,0); 43  } 44 
45     assert(q == ctx->queue); 46     struct message_queue *nq = skynet_globalmq_pop(); 47     if (nq) { 48         // If global mq is not empty , push q back, and return next queue (nq) 49         // Else (global mq is empty or block, don't push q back, and return q again (for next dispatch)
50  skynet_globalmq_push(q); 51         q = nq; 52  } 53  skynet_context_release(ctx); 54 
55     return q; 56 }

这个函数的作用是,调度传入的2级队列,并返回下一个可调度的2级队列。在上面的实现中,有四个细节之处:

1、22-24行,当2级队列为空时并没有将其压入1级队列,那它从此就消失了吗?不,这样做是为了减少空转1级队列,那这个2级队列是什么时候压回的呢?在message_queue中,有一个

in_global标记是否在1级队列中,当2级队列的出队(skynet_mq_pop)失败时,这个标记就会被置0,在2级队列入队时(skynet_mq_push)会判断这个标记,如果为0,那么就会将自己压入1级队列。(skynet_mq_mark_release也会判断)所以这个2级队列在下次入队时会压回。

2、25-27,修改了for循环的次数,也就是每次调度处理多少条消息。这个次数与传入的weight有关,我们回过头来看这个weight是从哪里来的,源头在工作线程创建时:

static int weight[] = { 
        -1, -1, -1, -1, 0, 0, 0, 0,
        1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 
        2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 
        3, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 3, };
    struct worker_parm wp[thread];
    for (i=0;i<thread;i++) {
        wp[i].m = m;
        wp[i].id = i;
        if (i < sizeof(weight)/sizeof(weight[0])) {
            wp[i].weight= weight[i];
        } else {
            wp[i].weight = 0;
        }
        create_thread(&pid[i+3], thread_worker, &wp[i]);
    }

再来看看 n >>= weight,嗯,大致就是:把工作线程分为组,前四组每组8个,超过的归入第5组,AE组每次调度处理一条消息,B组每次处理(n/2)条,C组每次处理(n/4)条,D组每次处理(n/8)条。是为了均匀的使用多核。

3、29-32做了一个负载判断,负载的阀值是1024。不过也仅仅是输出一条log提醒一下而以.

4、34、42触发了一下monitor,这个监控是用来检测消息处理是否发生了死循环,不过也仅仅只是输出一条log提醒一下。这个检测是放在一个专门的监控线程里做的,判断死循环的时间是5秒。具体机制这里就不说了,其实现在/skynet-src/skynet_monitor.c中


消息分发

信箱调度时,从2级队列取出消息后就会调用dispatch_message函数做分发,在/skynet-src/skynet_server.c中:

 1 static void
 2 dispatch_message(struct skynet_context *ctx, struct skynet_message *msg) {  3     assert(ctx->init);  4  CHECKCALLING_BEGIN(ctx)  5     pthread_setspecific(G_NODE.handle_key, (void *)(uintptr_t)(ctx->handle));  6     int type = msg->sz >> MESSAGE_TYPE_SHIFT;  7     size_t sz = msg->sz & MESSAGE_TYPE_MASK;  8     if (ctx->logfile) {  9         skynet_log_output(ctx->logfile, msg->source, type, msg->session, msg->data, sz); 10  } 11     if (!ctx->cb(ctx, ctx->cb_ud, type, msg->session, msg->source, msg->data, sz)) { 12         skynet_free(msg->data); 13  } 14  CHECKCALLING_END(ctx) 15 }

step1:将sc句柄保存在线程本地变量中.

step2:如果开启了录像功能,就将data的数据dump到日志文件

step3:调用sc的回调函数,根据返回值觉得是否释放data,0释放,1不释放.

 


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