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我一直堅信,如果不是處理大規??蛻舳诉B接,是不需要使用epoll和IOCP的。我傾向于簡單的東西,所以我一直用著select。
一直以來,我的網絡程序結構就是在每一幀的開始select,有什么消息就處理一下,然后跑程序的主邏輯。我覺得這個結構挺好,單線程,簡單、明了、優雅。
不過最近有頭兒告訴我,這個事情雖然可以,但是感覺上不太對頭,網絡組件的工作應該是獨立的,不可以占用主邏輯的時間。
好吧,我改成多線程就是了。一個主線程,負責處理客戶端消息和運算主邏輯;一個網絡線程,負責從網絡上讀取數據和將數據發送到網絡上,基本上就是select,recv,send三調用。

這里出現了第一個問題:主線程和網絡線程之間如何進行數據交換?主線程中待發送的數據需要交給網絡線程做實際的發送,網絡線程接收到的數據需要交給主線程處理。
基于盡可能短的lock-time這一原則,我給主線程和網絡線程各分配了一個完全一樣的容器,這個容器由各線程獨自享有,容納發送和接收的數據。
然后在特定的時候,lock主其中一個容器,進行數據拷貝即可——將欲發送的數據從主線程容器拷貝到網絡線程的容器,將收到的數據從網絡線程的容器拷貝到主線程的容器。
這一lock只有拷貝工作,時間上應該是十分短暫的。

第二個問題:由誰負責這個拷貝,主線程還是網絡線程?負責拷貝的線程,必然去lock另一個線程的容器。
我選擇了主線程負責拷貝操作。在每幀的開始,鎖住網絡線程的容器,將它收到的數據拷出來,將要發送的數據拷進去,解鎖,然后處理收到的消息。網絡線程則需要在操作自己的容器的時候加鎖。
好處是,主線程的 send_packet 操作不需要加鎖,并且收到的數據是拷出來就消耗掉。
順便也想想網絡線程負責拷貝的情形,在select之前,鎖住主線程的容器,將欲發送的數據拷進,解鎖;然后是select,recv,send;然后再次鎖住主線程的容器,將收到的數據拷出。相應的,主線程需要在操作自己容器的時候加鎖。
看起來我并不想主線程在一幀內有太多次的加鎖解鎖操作,因此就選擇了第一個方案。

至此,程序跑起來了。不過出現了一個單線程所沒有的新問題——CPU占用率太高了。
原因應該是,select能掛起程序,所以單線程的時候,程序多多少少總會有掛起的機會;但是多線程以后,主線程就跟while ( true )差不多,浪費了太多的資源。
因此,讓主線程在每幀也睡一會就好了。游戲的主邏輯是限幀的,一般每秒25幀,稱邏輯幀。但是處理網絡消息不是限幀的,而是希望能盡可能快的處理他們,因此處理網絡消息是在實際幀中進行的。
通常游戲主邏輯的一次tick并不能完全消耗掉一個邏輯幀的時間,因此讓主線程在邏輯幀剩下的時間里睡上一覺就好。

第三個問題是:如何讓主線程在剩下的邏輯幀時間里掛起,并在有網絡消息的時候立即激活?
信號/EVENT——主線程在進行容器的數據拷貝之前,如果自己沒有欲發送的數據,則等待信號,等待的時間是上一個邏輯幀所剩余的時間。相應的網絡線程中,如果收到新的數據,則激活這個信號,那么主線程會被立即喚醒。
等待超時或者被喚醒后,就會執行數據拷貝和消息處理。這樣,既實現了sleep,又兼顧了即時反應能力。

編譯運行,程序看起來挺穩定,CPU占用率為0.。。。。。。新項目,邏輯上幾乎啥都沒有呢。
posted on 2009-01-03 16:54 LOGOS 閱讀(7980) 評論(8)  編輯 收藏 引用

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# re: 多線程下的select網絡程序結構[未登錄] 2009-01-03 17:21 關中刀客
我的做法就是:
底層select線程不停的接受數據,插入到緩沖中,上層的單邏輯線程一楨取一次數據,然后全部的處理。  回復  更多評論
  
# re: 多線程下的select網絡程序結構[未登錄] 2009-01-03 17:30 關中刀客
對了,在說以下,LZ可以把發送數據,在每一楨里面都寫入到邏輯主線程里的一個內存塊,在每一楨結束的時候使用邏輯主線程來發送,不需要再交給底層的select線程了。底層就只需要管理接受九可以了。  回復  更多評論
  
# re: 多線程下的select網絡程序結構 2009-01-03 20:57 LOGOS
@關中刀客
回復1就是我想表達的
回復2,由主線程在每幀結束的時候執行真正的發送——socket對象是被包裝過的,sendbuf并不是可重入的。基本上就是,我所使用的socketlib無法便利的做到這點  回復  更多評論
  
# re: 多線程下的select網絡程序結構[未登錄] 2009-01-03 21:40 true
我也在做多線程select,不同的是,接受數據也是多線程的select,因為單個select的連接數受限,所以,是一個單獨的select線程,accept連接,然后交個多個select線程處理接收數據,至于發送是和接收分開處理的,也是一個select+一個隊列的發送模式。多個接收線程將收到的數據放到同一個隊列,這里當然少不了lock,隊列的數據如果交給 上層邏輯,則比較靈活,可以一次復制整個隊列,也可以是一次一個消息處理。  回復  更多評論
  
# re: 多線程下的select網絡程序結構[未登錄] 2009-01-03 21:45 true
另外,粗略看過glibc,及內核的epoll的源代碼,epoll內部實現比較復雜,而且加鎖次數,及加鎖層次較多,與select的簡單特性相比,感覺優勢不大  回復  更多評論
  
# re: 多線程下的select網絡程序結構 2009-01-04 09:44 zuhd
epoll的優勢是輪詢的效率高,會忽略閑置的fd,select不會。不管什么網絡模型,感覺網絡事件和邏輯處理都是兩個線程的,而且只需兩個線程。我比較同意1樓的想法,感覺很成熟。  回復  更多評論
  
# re: 多線程下的select網絡程序結構 2009-01-04 14:04 LOGOS
@true
我覺得如果多個線程做select,連接的數量規模較大的話,還是使用epoll或者IOCP好一點
如zuhd所說,內核處理的代碼總是相當穩定和有效率的  回復  更多評論
  
# re: 多線程下的select網絡程序結構 2009-01-05 09:18 honghui
我一般是用pthread_cond_t 配合線程鎖 來解決的,當沒有數據等待處理時,主線程釋放鎖并且在pthread_cond_t上睡眠,直到子線程拿到數據并且將數據加入到數據結構中后,釋放鎖并喚醒主線程  回復  更多評論
  

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