高并发的epoll+线程池，线程池专注实现业务
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。
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);
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);
#include <iostream>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/epoll.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
#include <errno.h>
#define MAXLINE 10
#define OPEN_MAX 100
#define LISTENQ 20
#define SERV_PORT 8006
#define INFTIM 1000
//线程池任务队列结构体
struct task{
int fd; //需要读写的文件描述符
struct task *next; //下一个任务
};
//用于读写两个的两个方面传递参数
struct user_data{
int fd;
unsigned int n_size;
char line[MAXLINE];
};
//线程的任务函数
void * readtask(void *args);
void * writetask(void *args);
//声明epoll_event结构体的变量,ev用于注册事件,数组用于回传要处理的事件
struct epoll_event ev,events[20];
int epfd;
pthread_mutex_t mutex;
pthread_cond_t cond1;
struct task *readhead=NULL,*readtail=NULL,*writehead=NULL;
void setnonblocking(int sock)
{
int opts;
opts=fcntl(sock,F_GETFL);
if(opts<0)
{
perror("fcntl(sock,GETFL)");
exit(1);
}
opts = opts|O_NONBLOCK;
if(fcntl(sock,F_SETFL,opts)<0)
{
perror("fcntl(sock,SETFL,opts)");
exit(1);
}
}
int main()
{
int i, maxi, listenfd, connfd, sockfd,nfds;
pthread_t tid1,tid2;
struct task *new_task=NULL;
struct user_data *rdata=NULL;
socklen_t clilen;
pthread_mutex_init(&mutex,NULL);
pthread_cond_init(&cond1,NULL);
//初始化用于读线程池的线程
pthread_create(&tid1,NULL,readtask,NULL);
pthread_create(&tid2,NULL,readtask,NULL);
//生成用于处理accept的epoll专用的文件描述符
epfd=epoll_create(256);
struct sockaddr_in clientaddr;
struct sockaddr_in serveraddr;
listenfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
//把socket设置为非阻塞方式
setnonblocking(listenfd);
//设置与要处理的事件相关的文件描述符
ev.data.fd=listenfd;
//设置要处理的事件类型
ev.events=EPOLLIN|EPOLLET;
//注册epoll事件
epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_ADD,listenfd,&ev);
bzero(&serveraddr, sizeof(serveraddr));
serveraddr.sin_family = AF_INET;
serveraddr.sin_port=htons(SERV_PORT);
serveraddr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
bind(listenfd,(sockaddr *)&serveraddr, sizeof(serveraddr));
listen(listenfd, LISTENQ);
maxi = 0;
for ( ; ; ) {
//等待epoll事件的发生
nfds=epoll_wait(epfd,events,20,500);
//处理所发生的所有事件
for(i=0;i<nfds;++i)
{
if(events[i].data.fd==listenfd)
{
connfd = accept(listenfd,(sockaddr *)&clientaddr, &clilen);
if(connfd<0){
perror("connfd<0");
exit(1);
}
setnonblocking(connfd);
char *str = inet_ntoa(clientaddr.sin_addr);
//std::cout<<"connec_ from >>"<<str<<std::endl;
//设置用于读操作的文件描述符
ev.data.fd=connfd;
//设置用于注测的读操作事件
ev.events=EPOLLIN|EPOLLET;
//注册ev
epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_ADD,connfd,&ev);
}
else if(events[i].events&EPOLLIN)
{
//printf("reading!/n");
if ( (sockfd = events[i].data.fd) < 0) continue;
new_task=new task();
new_task->fd=sockfd;
new_task->next=NULL;
//添加新的读任务
pthread_mutex_lock(&mutex);
if(readhead==NULL)
{
readhead=new_task;
readtail=new_task;
}
else
{
readtail->next=new_task;
readtail=new_task;
}
//唤醒所有等待cond1条件的线程
pthread_cond_broadcast(&cond1);
pthread_mutex_unlock(&mutex);
}
else if(events[i].events&EPOLLOUT)
{
/*
rdata=(struct user_data *)events[i].data.ptr;
sockfd = rdata->fd;
write(sockfd, rdata->line, rdata->n_size);
delete rdata;
//设置用于读操作的文件描述符
ev.data.fd=sockfd;
//设置用于注测的读操作事件
ev.events=EPOLLIN|EPOLLET;
//修改sockfd上要处理的事件为EPOLIN
epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_MOD,sockfd,&ev);
*/
}
}
}
}
static int count111 = 0;
static time_t oldtime = 0, nowtime = 0;
void * readtask(void *args)
{
int fd=-1;
unsigned int n;
//用于把读出来的数据传递出去
struct user_data *data = NULL;
while(1){
pthread_mutex_lock(&mutex);
//等待到任务队列不为空
while(readhead==NULL)
pthread_cond_wait(&cond1,&mutex);
fd=readhead->fd;
//从任务队列取出一个读任务
struct task *tmp=readhead;
readhead = readhead->next;
delete tmp;
pthread_mutex_unlock(&mutex);
data = new user_data();
data->fd=fd;
char recvBuf[1024] = {0};
int ret = 999;
int rs = 1;
while(rs)
{
ret = recv(fd,recvBuf,1024,0);// 接受客户端消息
if(ret < 0)
{
//由于是非阻塞的模式,所以当errno为EAGAIN时,表示当前缓冲区已无数据可//读在这里就当作是该次事件已处理过。
if(errno == EAGAIN)
{
printf("EAGAIN\n");
break;
}
else{
printf("recv error!\n");
close(fd);
break;
}
}
else if(ret == 0)
{
// 这里表示对端的socket已正常关闭.
rs = 0;
}
if(ret == sizeof(recvBuf))
rs = 1; // 需要再次读取
else
rs = 0;
}
if(ret>0){
//-------------------------------------------------------------------------------
data->n_size=n;
count111 ++;
struct tm *today;
time_t ltime;
time( &nowtime );
if(nowtime != oldtime){
printf("%d\n", count111);
oldtime = nowtime;
count111 = 0;
}
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(fd,buf,strlen(buf),0);
close(fd);
}
}
}
浙公网安备 33010602011771号