epoll+线程池模型

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负载均衡技术

大量的用户请求可能导致任务分发不均匀,导致资源浪费,不能很好的处理和响应

通过预先设定的分发策略,最大的尝试均匀分发业务,让每台处理机都有任务负载

代理服务器

代理服务器是一个以数据中转为主要职责的中间件,代理服务器可以将用户的请求中转给处理服务器机,也可以将结果反馈给用户,避免用户直接访问服务器主机,提高安全性(安全策略都可以部署在代理服务器中),还可以进行任务的控制与分发,例如负载均衡可以在代理服务器中完成

HA高可用性结构

某个处理机宕机,可用通过HA概念将数据任务转发给正常的处理机。察觉处理机异常,快速反应

线程池设计原则

epoll具有强大的socket监听能力,可以快速察觉所有套接字,线程池具有高并发处理能力,大量的用户请求可用快速处理。

1)提高线程重用性,线程不能与用户绑定,可重复为多个用户处理业务,避免频繁创建销毁线程,减少不必要的开销。

2)预创建,提前准备好部分线程待用,用户发送请求后直接选择线程处理,提高响应速度

3)线程管理策略,设定线程池阈值,通过阈值管理调度线程,线程扩容与缩减

4)为服务器提供并发处理能力,可以更快处理请求或业务

5)提高线程池的重用性,用户实现任务,线程池负责执行任务

6)线程池使用生产者消费者实现,任务传递模式

工作流程

线程池:

生产者将要处理的业务传递到任务队列中去,如果任务队列中有可获取的任务,消费者一直获取执行,生产者投递的任务不允许持续占用消费者。管理者会对消费者进行扫描,根据阈值检测是否需要扩容和缩减,对消费者进行创建或者杀死。

epoll模型:

生产者负责实现epoll模型,将事件转换成业务,投递到线程池中

线程池的扩容和缩减

使用线程池最小阈值min,作为扩容增减数量

扩容:当前任务量>=闲消费者数量 或者 忙线程数量占活线程数量的70%

缩减:当前线程数量+扩容量,小于最大线程阈值

消费者与管理者配合实现缩减

epoll的水平触发模式和边缘触发模式

epoll 的水平触发(Level Triggered, LT)和边缘触发(Edge Triggered, ET)是两种不同的事件通知机制,它们定义了 epoll 如何向应用程序报告文件描述符上的事件。


水平触发(LT)

在水平触发模式下,只要满足条件的事件仍然存在,epoll 就会重复通知这个事件。比如,如果一个文件描述符上有可读数据,那么只要没有读完,epoll_wait 就会不断报告该文件描述符是可读的。这种模式的特点是:

容错性较好,不易丢失事件。

更易于编程和理解。

可以用于多线程程序中,多个线程可以共享同一个 epoll 文件描述符。

缺点:开销大,往返在socket缓冲区和用户之间

在水平模式下,我们的epoll+线程池模型有问题,当第一轮事件监听未处理完毕,epoll_wait不会阻塞,当再次有客户端发送任务时epoll_wait立即返回,并且会对任务进行误添加。

可以以边缘触发模式监听socket的读事件来避免这种问题,node.events=EPOLL | EPOLLET


边缘触发(ET)

边缘触发模式下,事件只在状态变化时被通知一次,之后即使条件仍然满足,也不会再次通知,直到状态再次发生变化。例如,只有当新数据到达使得文件描述符从非可读变为可读时,epoll_wait 才会报告可读事件。边缘触发模式的特点是:

效率更高,因为它减少了事件的重复通知。

需要更加小心地处理每次通知,确保处理所有的数据,否则可能会丢失未处理完的数据。

更适合单线程或者每个线程使用独立 epoll 文件描述符的场景。

代码实现

文件结构:

makefile:

server.h

#ifndef __server_H__
#define __server_H__

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <pthread.h>
#include <signal.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>

#define TIMEOUT 1
pthread_mutex_t lock;

typedef struct
{
    void *(*bussiness)(void *);//任务函数指针
    void *arg;

}bs_t;

typedef struct
{
    int thread_shutdown;//线程池开关
    int thread_max;//最大线程数
    int thread_min;//最小线程数
    int thread_alive;//有效线程数
    int thread_busy;//忙线程数量
    int kill_number;//缩
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