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高并发的epoll+线程池,业务在线程池内

时间:2018-06-05 15:19:47      阅读:160      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

标签:send   event   作业   轮询   其他   瓶颈   请求   利用   业务   

我们知道,服务器并发模型通常可分为单线程和多线程模型,这里的线程通常是指“I/O线程”,即负责I/O操作,协调分配任务的“管理线程”,而实际的请求和任务通常交由所谓“工作者线程”处理。通常多线程模型下,每个线程既是I/O线程又是工作者线程。所以这里讨论的是,单I/O线程+多工作者线程的模型,这也是最常用的一种服务器并发模型。我所在的项目中的server代码中,这种模型随处可见。它还有个名字,叫“半同步/半异步“模型,同时,这种模型也是生产者/消费者(尤其是多消费者)模型的一种表现。

这种架构主要是基于I/O多路复用的思想(主要是epoll,select/poll已过时),通过单线程I/O多路复用,可以达到高效并发,同时避免了多线程I/O来回切换的各种开销,思路清晰,易于管理,而基于线程池的多工作者线程,又可以充分发挥和利用多线程的优势,利用线程池,进一步提高资源复用性和避免产生过多线程。

 

瓶颈在于IO密集度
线程池你开10个线程当然可以一上来全部accept阻塞住,这样客户端一连上来便会自动激活一个线程去处理,但是设想一下,如果10个线程全部用掉了,第11个客户端就会发生丢弃。这样为了实现”高并发“你得不断加大线程池的数量。这样会带来严重的内存占用和线程切换的时延问题。
于是前置事件轮询设施的方案就应运而生了,
主线程轮询负责IO,作业交给线程池。
在高并发下,10W个客户端上来,就主线程负责accept,放到队列中,不至于发生没有及时握手而丢弃掉连接的情况发生,而作业线程从队列中认领作业,做完回复主线程,主线程负责write。这样可以用极少的系统资源处理大数量连接。
在低并发下,比如2个客户端上来,也不会出现100个线程hold住在那从而发生系统资源浪费的情况。

正确实现基本线程池模型的核心:
主线程负责所有的 I/O 操作,收齐一个请求所有数据之后如果有必要,交给工作线程进行处理 。处理完成之后,把需要写回的数据还给主线程去做写回 / 尝试写回数据直到阻塞,然后交回主线程继续。
这里「如果有必要」的意思是:经过测量,确认这个处理过程中所消耗的 CPU 时间(不包括任何 I/O 等待,或者相关的 I/O 等待操作无法用 epoll 接管)相当显著。如果这个处理过程(不包含可接管的 I/O 操作)不显著,则可以直接放在主线程里解决。
这个「必要」与否的前提不过三个词:假设,分析,测量。


所以,一个正确实现的线程池环境钟,用 epoll + non-blocking I/O 代替 select + blocking I/O 的好处是,处理大量 socket 的时候,前者效率比后者高,因为前者不需要每次被唤醒之后重新检查所有 fd 判断哪个 fd 的状态改变可以进行读写了。

 

关键

1、单I/O 线程epoll

实现单I/O线程的epoll模型是本架构的第一个技术要点,主要思想如下: 

单线程创建epoll并等待,有I/O请求(socket)到达时,将其加入epoll并从线程池中取一个空闲工作者线程,将实际的业务交由工作者线程处理

伪码:

创建一个epoll实例;
while(server running)
{
    epoll等待事件;
    if(新连接到达且是有效连接)
    {
        accept此连接;
        将此连接设置为non-blocking;
   为此连接设置event(EPOLLIN | EPOLLET ...);
        将此连接加入epoll监听队列;
        从线程池取一个空闲工作者线程并处理此连接;
    }
    else if(读请求)
    {
        从线程池取一个空闲工作者线程并处理读请求;
    }
    else if(写请求)
    {
        从线程池取一个空闲工作者线程并处理写请求;
    }
    else
        其他事件;     
}

 

2、线程池实现

server启动时,创建一定数量的工作者线程加入线程池,如(20个),供I/O线程来取用;

每当I/O线程请求空闲工作者线程时,从池中取出一个空闲工作者线程,处理相应请求;

当请求处理完毕,关闭相应I/O连接时,回收相应线程并放回线程池中供下次使用;

若请求空闲工作者线程池时,没有空闲工作者线程,可作如下处理:

(1)若池中"管理"的线程总数不超过最大允许值,可创建一批新的工作者线程加入池中,并返回其中一个供I/O线程使用;

(2)若池中"管理"的线程总数已经达到最大值,不应再继续创建新线程, 则等待一小段时间并重试。注意因为I/O线程是单线程且不应被阻塞等待在此处,所以其实对线程池的管理应由一个专门的管理线程完成,包括创建新工作者线程等工作。此时管理线程阻塞等待(如使用条件变量并等待唤醒),一小段时间之后,线程池中应有空闲工作者线程可使用。否则server负荷估计是出了问题。

 

epoll是linux下高并发服务器的完美方案,因为是基于事件触发的,所以比select快的不只是一个数量级。
单线程epoll,触发量可达到15000,但是加上业务后,因为大多数业务都与数据库打交道,所以就会存在阻塞的情况,这个时候就必须用多线程来提速。
 
业务在线程池内,这里要加锁才行。测试结果2300个/s
 
测试工具:stressmark
因为加了适用与ab的代码,所以也可以适用ab进行压力测试。
char buf[1000] = {0};
sprintf(buf,"HTTP/1.0 200 OK\r\nContent-type: text/plain\r\n\r\n%s","Hello world!\n");
send(socketfd,buf, strlen(buf),0);

 

高并发的epoll+线程池,业务在线程池内

标签:send   event   作业   轮询   其他   瓶颈   请求   利用   业务   

原文地址:https://www.cnblogs.com/cthon/p/9139384.html

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