【遇到問題】
手頭原來有一個單進程的linux epoll服務器程序，近來希望將它改寫成多進程版本，主要原因有：
- 在服務高峰期間 並發的 網絡請求非常海量，目前的單進程版本的程序有點吃不消：單進程時只有一個循環先后處理epoll_wait()到的事件，使得某些不幸排隊靠后的socket fd的網絡事件處理不及時（擔心有些socket客戶端等不耐煩而超時斷開）；
- 希望充分利用到服務器的多顆CPU；
但隨着改寫工作的深入，便第一次碰到了“驚群”問題，一開始我的程序設想如下：
- 主進程先監聽端口， listen_fd = socket(...);
- 創建epoll，epoll_fd = epoll_create(...);
- 然后開始fork()，每個子進程進入大循環，去等待new accept，epoll_wait(...)，處理事件等。
接着就遇到了“驚群”現象：當listen_fd有新的accept()請求過來，操作
系統會喚醒所有子進程（因為這些進程都epoll_wait()同一個listen_fd，
操作系統又無從判斷由誰來負責accept，索性干脆全部叫醒……），但最終只會有一個進程成功accept，其他進程accept失敗。外國IT友人認為所有子進程都是被“嚇醒”的，所以稱之為Thundering Herd（驚群）。
打個比方，街邊有一家麥當勞餐廳，里面有4個服務小窗口，每個窗口各有一名服務員。當大門口進來一位新客人，“歡迎光臨！”餐廳大門的感應式門鈴自動響了（相當於操作系統底層捕抓到了一個網絡事件），於是4個服務員都抬起頭（相當於操作系統喚醒了所有服務進程）希望將客人招呼過去自己所在的服務窗口。但結果可想而知，客人最終只會走向其中某一個窗口，而其他3個窗口的服務員只能“失望嘆息”（這一聲無奈的嘆息就相當於accept()返回EAGAIN錯誤），然后埋頭繼續忙自己的事去。
這樣子“驚群”現象必然造成
資源浪費，那有木有好的解決辦法呢？
【尋找辦法】
- 實際情況中，在發生驚群時，並非全部子進程都會被喚醒，而是一部分子進程被喚醒。但被喚醒的進程仍然只有1個成功accept，其他皆失敗。
- 所有基於linux epoll機制的服務器程序在多進程時都受驚群問題的困擾，包括 lighttpd 和nginx 等程序，各家程序的處理辦法也不一樣。
- lighttpd的解決思路：無視驚群。采用Watcher/Workers模式，具體措施有優化fork()與epoll_create()的位置（讓每個子進程自己去epoll_create()和epoll_wait()），捕獲accept()拋出來的錯誤並忽視等。這樣子一來，當有新accept時仍將有多個lighttpd子進程被喚醒。
- nginx的解決思路：避免驚群。具體措施有使用全局互斥鎖，每個子進程在epoll_wait()之前先去申請鎖，申請到則繼續處理，獲取不到則等待，並設置了一個負載均衡的算法（當某一個子進程的任務量達到總設置量的7/8時，則不會再嘗試去申請鎖）來均衡各個進程的任務量。
- 一款國內的優秀商業MTA服務器程序（不便透露名稱）：采用Leader/Followers線程模式，各個線程地位平等，輪流做Leader來響應請求。
- 對比lighttpd和nginx兩套方案，前者實現方便，邏輯簡單，但那部分無謂的進程喚醒帶來的資源浪費的代價如何仍待商榷（有網友測試認為這部分開銷不大 http://www.iteye.com/topic/382107）。后者邏輯較復雜，引入互斥鎖和負載均衡算分也帶來了更多的程序開銷。所以這兩款程序在解決問題的同時，都有其他一部分計算開銷，只是哪一個開銷更大，未有數據對比。
- 坊間也流傳Linux 2.6.x之后的內核，就已經解決了accept的驚群問題，論文地址 http://static.usenix.org/event/usenix2000/freenix/full_papers/molloy/molloy.pdf 。
- 但其實不然，這篇論文里提到的改進並未能徹底解決實際生產環境中的驚群問題，因為大多數多進程服務器程序都是在fork()之后，再對epoll_wait(listen_fd,...)的事件，這樣子當listen_fd有新的accept請求時，進程們還是會被喚醒。論文的改進主要是在內核級別讓accept()成為原子操作，避免被多個進程都調用了。
【采用方案】
多方考量，最后選擇參考lighttpd的Watcher/Workers模型，實現了我需要的那款多進程epoll程序，核心流程如下：
- 主進程先監聽端口， listen_fd = socket(...); ，setsockopt(listen_fd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR,...)，setnonblocking(listen_fd)，listen(listen_fd,...)。
- 開始fork()，到達子進程數上限（建議根據服務器實際的CPU核數來配置）后，主進程變成一個Watcher，只做子進程維護和信號處理等全局性工作。
- 每一個子進程（Worker）中，都創建屬於自己的epoll，epoll_fd = epoll_create(...);，接着將listen_fd加入epoll_fd中，然后進入大循環，epoll_wait()等待並處理事件。千萬注意， epoll_create()這一步一定要在fork()之后。
- 大膽設想（未實現）：每個Worker進程采用多線程方式來提高大循環的socket fd處理速度，必要時考慮加入互斥鎖來做同步，但也擔心這樣子得不償失（進程+線程頻繁切換帶來的額外操作系統開銷），這一步尚未實現和測試，但看到nginx源碼中貌似有此邏輯。
【小結】
縱觀現如今的Linux服務器程序開發（無論是游戲服務器/WebServer服務器/balabala各類應用服務器），epoll可謂大行其道，當紅炸子雞一枚。它也確實是一個好東西，單進程時的事件處理能力就已經大大強於poll/select，難怪Nginx/Lighttpd等生力軍程序都那么喜歡它。
但畢竟只有一個進程的話，晾着服務器的多個CPU實在是罪過，為追求
更高的機器利用率和
更短的請求響應處理時間，還是折騰着搞出了多進程epoll。從新程序在線上服務器上的表現看，效果也確實不錯 ，開心。