Memcached源码分析(线程模型)
来源:互联网 发布:淘宝钻石买家极速退款 编辑:程序博客网 时间:2024/05/16 23:38
目前网上关于memcached的分析主要是内存管理部分,下面对memcached的线程模型做下简单分析
有不对的地方还请大家指正,对memcahced和libevent不熟悉的请先google之
先看下memcahced启动时线程处理的流程
memcached的多线程主要是通过实例化多个libevent实现的,分别是一个主线程和n个workers线程
无论是主线程还是workers线程全部通过libevent管理网络事件,实际上每个线程都是一个单独的libevent实例
主线程负责监听客户端的建立连接请求,以及accept 连接
workers线程负责处理已经建立好的连接的读写等事件
先看一下大致的图示:
首先看下主要的数据结构(thread.c):
CQ_ITEM 实际上是主线程accept后返回的已建立连接的fd的封装
CQ是一个管理CQ_ITEM的单向链表
这是memcached里的线程结构的封装,可以看到每个线程都包含一个CQ队列,一条通知管道pipe
和一个libevent的实例event_base
另外一个重要的最重要的结构是对每个网络连接的封装conn
memcached主要通过设置/转换连接的不同状态,来处理事件(核心函数是drive_machine)
下面看下线程的初始化流程:
在memcached.c的main函数中,首先对主线程的libevent做了初始化
然后初始化所有的workers线程,并启动,启动过程细节在后面会有描述
接着主线程调用(这里只分析tcp的情况,目前memcached支持udp方式)
这个方法主要是封装了创建监听socket,绑定地址,设置非阻塞模式并注册监听socket的
libevent 读事件等一系列操作
然后主线程调用
这时主线程启动开始通过libevent来接受外部连接请求,整个启动过程完毕
下面看看thread_init是怎样启动所有workers线程的,看一下thread_init里的核心代码
threads的声明是这样的
static LIBEVENT_THREAD *threads;
thread_init首先malloc线程的空间,然后第一个threads作为主线程,其余都是workers线程
然后为每个线程创建一个pipe,这个pipe被用来作为主线程通知workers线程有新的连接到达
看下setup_thread
setup_thread主要是创建所有workers线程的libevent实例(主线程的libevent实例在main函数中已经建立)
由于之前 threads[0].base = main_base;所以第一个线程(主线程)在这里不会执行event_init()
然后就是注册所有workers线程的管道读端的libevent的读事件,等待主线程的通知
最后在该方法里将所有的workers的CQ初始化了
create_worker实际上就是真正启动了线程,pthread_create调用worker_libevent方法,该方法执行
event_base_loop启动该线程的libevent
这里我们需要记住每个workers线程目前只在自己线程的管道的读端有数据时可读时触发,并调用
thread_libevent_process方法
看一下这个函数
函数参数的fd是这个线程的管道读端的描述符
首先将管道的1个字节通知信号读出(这是必须的,在水平触发模式下如果不处理该事件,则会被循环通知,知道事件被处理)
cq_peek是从该线程的CQ队列中取队列头的一个CQ_ITEM,这个CQ_ITEM是被主线程丢到这个队列里的,item->sfd是已经建立的连接
的描述符,通过conn_new函数为该描述符注册libevent的读事件,me->base是代表自己的一个线程结构体,就是说对该描述符的事件
处理交给当前这个workers线程处理,conn_new方法的最重要的内容是:
可以看到新的连接被注册了一个事件(实际是EV_READ|EV_PERSIST),由当前线程处理(因为这里的event_base是该workers线程自己的)
当该连接有可读数据时会回调event_handler函数,实际上event_handler里主要是调用memcached的核心方法drive_machine
最后看看主线程是如何通知workers线程处理新连接的,主线程的libevent注册的是监听socket描述字的可读事件,就是说
当有建立连接请求时,主线程会处理,回调的函数是也是event_handler(因为实际上主线程也是通过conn_new初始化的监听socket 的libevent可读事件)
最后看看memcached网络事件处理的最核心部分- drive_machine
需要铭记于心的是drive_machine是多线程环境执行的,主线程和workers都会执行drive_machine
首先大家不到被while循环误导(大部分做java的同学都会马上联想到是个周而复始的loop)其实while通常满足一个
case后就会break了,这里用while是考虑到垂直触发方式下,必须读到EWOULDBLOCK错误才可以
言归正传,drive_machine主要是通过当前连接的state来判断该进行何种处理,因为通过libevent注册了读写时间后回调的都是
这个核心函数,所以实际上我们在注册libevent相应事件时,会同时把事件状态写到该conn结构体里,libevent进行回调时会把
该conn结构作为参数传递过来,就是该方法的形参
memcached里连接的状态通过一个enum声明
实际对于case conn_listening:这种情况是主线程自己处理的,workers线程永远不会执行此分支
我们看到主线程进行了accept后调用了
dispatch_conn_new(sfd, conn_read, EV_READ | EV_PERSIST,DATA_BUFFER_SIZE, false);
这个函数就是通知workers线程的地方,看看
可以清楚的看到,主线程首先创建了一个新的CQ_ITEM,然后通过round robin策略选择了一个thread
并通过cq_push将这个CQ_ITEM放入了该线程的CQ队列里,那么对应的workers线程是怎么知道的呢
就是通过这个
write(threads[thread].notify_send_fd, "", 1)
向该线程管道写了1字节数据,则该线程的libevent立即回调了thread_libevent_process方法(上面已经描述过)
然后那个线程取出item,注册读时间,当该条连接上有数据时,最终也会回调drive_machine方法,也就是
drive_machine方法的 case conn_read:等全部是workers处理的,主线程只处理conn_listening 建立连接这个
这部分代码确实比较多,没法全部贴出来,请大家参考源码,最新版本1.2.6,我省去了很多优化的地方
比如,每个CQ_ITEM被malloc时会一次malloc很多个,以减小碎片的产生等等细节。
时间仓促,有纰漏的地方,欢迎大家拍砖。
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