skynet源碼分析之定時器skynet_timer.c

skynet自帶定時器功能skynet-src/skynet_timer.c，在skynet啟動時會創建一個線程專門跑定時器。每幀(0.0025秒/幀)調用skynet_updatetime()

// skynet-src/skynet_start.c

create_thread(&pid[1], thread_timer, m);

static void *
thread_timer(void *p) {
    struct monitor * m = p;
    skynet_initthread(THREAD_TIMER);
    for (;;) {
        skynet_updatetime();
        CHECK_ABORT
        wakeup(m,m->count-1);
        usleep(2500);  //2500微妙=0.0025秒
        if (SIG) {
            signal_hup();
            SIG = 0;
        }
    }
    ...
}

1. 設計思想

skynet的設計思想參考Linux內核動態定時器的機制，參考Linux動態內核定時器介紹http://www.cnblogs.com/leaven/archive/2010/08/19/1803382.html，

在skynet里，時間精度是0.01秒，這對於游戲服務器來說已經足夠了，定義1滴答=0.01秒，1秒=100滴答。其核心思想是：每個定時器設置一個到期的滴答數，與當前系統的滴答數(啟動時是0，然后1滴答1滴答往后跳)比較差值，如果差值interval比較小（0<=interval<=2^8-1），表示定時器即將到來，需要嚴格關注，把它們保存在2^8個定時器鏈表里；如果interval越大，表示定時器越遠，可以不用太關注，划分成4個等級，2^8<=interval<=2^(8+6)-1，2^(8+6)<=interval<=2^(8+6+6)，...，每個等級只需要2^6個定時器鏈表保存，比如對於2^8<=interval<=2^(8+6)-1的定時器，將interval>>8相同的值idx保存在第一個等級位置為idx的鏈表里。

這樣做的優勢是：不用為每一個interval創建一個鏈表，而只需要2^8+4*(2^6)個鏈表，大大節省了內存。

之后，在不同情況下，分配不同等級的定時器，等級越高，表示越遙遠，需要重新分配的次數越少。

2. 源碼分析

數據結構：timer->near，保存2^8個即將到來的定時器鏈表；timer->t，保存4個分級數組，數組的每一項是一個鏈表；timer->time保存從skynet啟動到現在走過的滴答數

// skynet-src/skynet_timer.c
struct timer_event {
    uint32_t handle;
    int session;
};

struct timer_node { //單個定時器節點
    struct timer_node *next;
    uint32_t expire; //到期滴答數
};

struct link_list { //定時器鏈表
    struct timer_node head;
    struct timer_node *tail;
};

struct timer {
    struct link_list near[TIME_NEAR];
    struct link_list t[4][TIME_LEVEL]; 
    struct spinlock lock;
    uint32_t time; //啟動到現在走過的滴答數，等同於current
    ...
};

調用skynet_timeout創建一個定時器

然后調用timer_add（第8行），給timer_node指針分配空間，timer_node結構里並沒有timer_event字段，除了分配node自身大小外，額外再分配timer_event大小的空間用來存放event，之后通過node+1的位置可以獲取到timer_event數據

然后調用add_node（第21行），添加到定時器鏈表里，如果定時器的到期滴答數跟當前比較近(<2^8)，表示即將觸發定時器添加到T->near數組里，否則根據差值大小添加到對應的T->T[i]中

// skynet-src/skynet_timer.c
int
skynet_timeout(uint32_t handle, int time, int session) {
    ...
    struct timer_event event;
    event.handle = handle;
    event.session = session;
    timer_add(TI, &event, sizeof(event), time);

    return session;
}

static void
timer_add(struct timer *T,void *arg,size_t sz,int time) {
    struct timer_node *node = (struct timer_node *)skynet_malloc(sizeof(*node)+sz);
    memcpy(node+1,arg,sz);

    SPIN_LOCK(T);

    node->expire=time+T->time;
    add_node(T,node);

    SPIN_UNLOCK(T);
}

static void
add_node(struct timer *T,struct timer_node *node) {
    uint32_t time=node->expire;
    uint32_t current_time=T->time;
        
    if ((time|TIME_NEAR_MASK)==(current_time|TIME_NEAR_MASK)) {
        link(&T->near[time&TIME_NEAR_MASK],node);
    } else {
        int i;
        uint32_t mask=TIME_NEAR << TIME_LEVEL_SHIFT;
        for (i=0;i<3;i++) {
            if ((time|(mask-1))==(current_time|(mask-1))) {
                 break;
            }
            mask <<= TIME_LEVEL_SHIFT;
        }

        link(&T->t[i][((time>>(TIME_NEAR_SHIFT + i*TIME_LEVEL_SHIFT)) & TIME_LEVEL_MASK)],node);        
    }
}

每幀從T->near中觸發到期的定時器鏈表，near數組里每一項的鏈表中的所有節點的到期滴答數是相同的。

調用dispatch_list進行分發，通過current+1獲取timer_event數據（第18行），然后給event->handle push一條消息表示觸發定時器（第25行）

// skynet-src/skynet_timer.c
static inline void
timer_execute(struct timer *T) {
    int idx = T->time & TIME_NEAR_MASK;
        
    while (T->near[idx].head.next) {
        struct timer_node *current = link_clear(&T->near[idx]);
        SPIN_UNLOCK(T);
        // dispatch_list don't need lock T
        dispatch_list(current);
        SPIN_LOCK(T);
    }
}

static inline void
dispatch_list(struct timer_node *current) {
    do {
        struct timer_event * event = (struct timer_event *)(current+1);
        struct skynet_message message;
        message.source = 0;
        message.session = event->session;
        message.data = NULL;
        message.sz = (size_t)PTYPE_RESPONSE << MESSAGE_TYPE_SHIFT;

       skynet_context_push(event->handle, &message);
               
       struct timer_node * temp = current;
       current=current->next;
       skynet_free(temp);      
    } while (current);
}

每幀除了觸發定時器外，還需重新分配定時器所在區間(timer_shift)，因為T->near里保存即將觸發的定時器，所以每TIME_NEAR-1（2^8-1）個滴答數才有可能需要分配（第22行）。否則，分配T->t中某個等級即可。

當T->time的低8位不全為0時，不需要分配，所以每2^8個滴答數才有需要分配一次；

當T->time的第9-14位不全為0時，重新分配T[0]等級，每2^8個滴答數分配一次，idx從1開始，每次分配+1；

當T->time的第15-20位不全為0時，重新分配T[1]等級，每2^(8+6)個滴答數分配一次，idx從1開始，每次分配+1；

當T->time的第21-26位不全為0時，重新分配T[2]等級，每2^(8+6+6)個滴答數分配一次，idx從1開始，每次分配+1；

當T->time的第27-32位不全為0時，重新分配T[3]等級，每2^(8+6+6+6)個滴答數分配一次，idx從1開始，每次分配+1；

即等級越大的定時器越遙遠，越不關注，需要重新分配的次數也就越少。

// skynet-src/skynet_timer.c
static void
move_list(struct timer *T, int level, int idx) {
    struct timer_node *current = link_clear(&T->t[level][idx]);
    while (current) {
        struct timer_node *temp=current->next;
        add_node(T,current);
        current=temp;
    }
}

static void
timer_shift(struct timer *T) {
    int mask = TIME_NEAR;
    uint32_t ct = ++T->time;
    if (ct == 0) {
        move_list(T, 3, 0);
    } else {
        uint32_t time = ct >> TIME_NEAR_SHIFT;
        int i=0;

        while ((ct & (mask-1))==0) {
            int idx=time & TIME_LEVEL_MASK;
            if (idx!=0) {
                move_list(T, i, idx);
                break;                          
            }
            mask <<= TIME_LEVEL_SHIFT;
            time >>= TIME_LEVEL_SHIFT;
            ++i;
        }
    }
}

3. 如何使用

在C層通過skynet_timeout創建一個定時器

在Lua層通過skynet.timeout創建一個定時器，比如，skynet.timeout(200, f)，即經過200個滴答數(2秒鍾)后觸發回調函數f。