Linux C++通讯架构【六】：多线程服务业务处理逻辑

曾格爱自研
235 阅读6分钟

线程池

  1. 业务逻辑线程：

  • 和系统线程概念不一样，用户线程和系统线程有1:n、m:n、1:1，Linux和windows一般都用的1:1模型，执行效率块，但有最大线程限制。

  • iocp（windows）启动时就会开启cpu*2+2个线程，这是操作系统的线程，和业务处理（充值、抽卡）无关。

  1. 主线程往消息队列扔包，其他线程从里面取走这个包（互斥）

  • posix线程：标准化的线程标准，说白了就是一堆我们可以调用的函数，一般是以pthread_开头=》posix库并不是Linux默认的库

  • 所以编译的时候，makefile要指令 -lpthread

  1. 线程池：

  • 结构：消息队列、消息队列计数器、消息队列互斥量

  • 线程操作：

    • 向消息队列添加包：一个主线程（也要先加互斥锁），要告诉线程池来干活

    • 从消息队列拿包：多个子线程，先加互斥锁（也就是初始化互斥量，函数结束后，这个互斥量会被自动析构（析构函数））

  • 线程池的好处：

    • 提升稳定性：避免创建线程失败
    • 提升效率：复用
  1. 线程池类：

  • 线程池创建在epoll之前，因为epoll来数据了你必须要处理，threadPool_init 和 epoll_init必须加个sleep(1)，免得主线程已经初始化了，线程池还没创建完

  • 成员：

    • 一个结构ThreadItem： =》 和一个线程绑定起来
    • 线程句柄 : 需要一块内存啦
    • 记录线程池的指针
    • 线程池是否正式启动的标志
    • 构造和析构函数
    • 线程同步互斥量（线程同步锁）
    • 线程同步条件变量
    • 线程退出标志
    • 要创建的线程数量（配置文件中，不建议超过300）、运行的线程数量thread_busy_num（atomic原子操作，多线程里需要）
    • 线程容器：vector<ThreadItem *>

  • 成员函数：

    • 创建线程中所有线程：

      • 一个线程的创建：创建一个新线程对象（空间以及这个空间有哪些数据），添加到容器；根据这个线程对象，创建线程。

      • pthread_create：线程对象句柄（pthread_t线程空间），线程入口函数，函数参数

      • 创建所有线程后，线程就开始执行入口函数，所有线程需要都卡在一个地方休眠

    • 精华：

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    • 达到所有线程都休眠的初始状态：

      • 进入while循环（消息队列可获取数据包，且线程池需处于开启状态m_shut=false）{pthread_cond_wait(条件变量，释放互斥量)}，每创建一个线程，都会休眠，并释放互斥锁，使第二个也能成功休眠，达到所有子线程都成功休眠的初始状态。

    • 达到所有线程都释放的结束状态：

      • pthread_cond_broadcast(条件变量)；以广播的方式唤醒所有持有条件变量的线程。

      • 将m_shut=ture，这样所有等待的线程会被唤醒跳出循环（也是一个一个跳出的），没休眠的线程也不会进入循环，会执行执行下面的线程池析构代码。

      • 返回一个线程 pthread_join（线程句柄,null）,直到所有句柄全部退出，开始销毁线程池（条件变量和互斥量）

      • 优雅退出：写在主线程的while循环后，两个while：外面的是while(true){获取消息队列互斥锁；while();执行任务(取包)。。。。}

        1. 条件变量提供了一个多线程汇合的场所，条件变量+互斥变量可实现线程无竞争执行
        2. c++ 11就是wait()和notify_one()、notify_all（）

    • 调用线程编程busy：

      • pthread_cond_singal：至少唤醒 一个线程（多核cpu中可能唤醒多个=》虚假唤醒=》惊群），while循环取消息队列数据

      • 惊群也不怕，因为只有一个线程能获取互斥锁，另外的线程即使被唤醒，也无法执行outMsgRecvQueue（）函数，拿不到数据，将继续进入循环休眠。

LT发数据:

  1. 服务器接受到客户端的数据后，向socket（结构体）添加一个可写事件，
  2. socket可写事件：每个tcp连接都有一个接受和发送缓冲区，一般几十k。
  3. send() 或 write() 就是把数据放到发送缓存区，然后就返回，客服端内核接收（recv或read）到这些数据后，服务端才会真正把发送缓冲区的数据删掉。此时，如果发送缓存区如果有空间，服务端就可以继续send()了
  4. 所以，如果服务端发送太快，发送缓冲区就满了。socket可写就是（发送缓存区没满不停触发socket可写事件）
  5. 不停触发：写日志的话，一下就几百M
  6. 解决：
  • send()或write后，把写事件从红黑树中的socket节点移除。事件处理前后都要操作epoll，效率不太高。
  • 开始不把写事件加入到epoll，当我需要写数据时，直接调用write/send发送数据；如果发送缓存区已满，就添加到epoll中，再执行上一个方法。

信号量：

  1. 互斥量：线程间的同步
  2. 信号量：提供进程之间的同步，也能提供线程之间的同步
  • 初始化信号量（信号量地址，线程0还是进程同步，信号量初始参数0），用完后释放
  • smt_post()：将指定信号量值加+1，即便没有其他线程在等待该信号
  • smt_wait()：
    • 测试指定信号量的值，如果值大于0，值-1，返回理解返回
    • 如果等于0，将睡眠，直到这个值大于0

连接池中连接的回收：

  1. 如果客户端A断线，服务端立即回收连接，这个连接被B使用
  • A的进程执行10s，在第5秒就断了
  • A断线，epoll_wait是可以理解感知到的，理解收回A的连接
  • 第7s，连接给B了，这个线程并不知道这个连接归属B了；可能往错误的地址写了数据，造成服务器崩溃。
  1. 所以，连接池中的连接，如果回收了，不能立即加入到空闲链表，而是放到其他地方（延时回收链表），过个60s才放到里面去
  2. 在niginx里，是一个线程绑定一块内存，解决这个问题（这样就很好了，延时回收很麻烦）
  3. 两种情况：立即回收（accept没有接入）、延迟回收（已经开始有数据收发了）
  • 立即回收：扔到连接池中
  • 延迟回收：添加一个延迟回收链表
  1. 连接的延迟回收会不会使得连接不够用：在延迟回收链表中连接较多时，可以稍微超过最大连接数
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