《muduo网络库》学习笔记——时间轮Timeing wheel

目录

1. 概述

2. Timing wheel 原理

2.1 连接超时被踢掉的过程

2.2 连接刷新

2.3 多个连接

3. 代码实现与分析

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1. 概述

本文介绍如何使用 timing wheel 来踢掉空闲的连接，一个连接如果若干秒没有收到数据，就认为是空闲连接。代码见examples/idleconnection。

在严肃的网络程序中，应用层的心跳协议是必不可少的。应该用心跳消息来判断对方进程是否能正常工作，“踢掉空闲连接”只是权宜之计。如果一个连接在连续几秒时间内没有收到数据，就默认连接已经中断，将其断开，为此有两种简单粗暴的做法（以8s为例）：

• 每个连接保存“最后收到数据的时间 lastReceiveTime”，然后用一个定时器，每秒钟遍历一遍所有连接，断开那些 (now - connection.lastReceiveTime) > 8s 的 connection。这种做法全局只有一个 repeated timer，不过每次 timeout 都要检查全部连接，如果连接数目比较大（几千上万），这一步可能会比较费时。
• 每个连接设置一个 one-shot timer，超时定为 8s，在超时的时候就断开本连接。当然，每次收到数据要去更新 timer。这种做法需要很多个 one-shot timer，会频繁地更新 timers。如果连接数目比较大，可能对 reactor 的 timer queue 造成压力。

使用 timing wheel 能够有效避免上述两种做法的缺点。其核心思想为：处理连接超时可以用一个简单的数据结构：8 个桶组成的循环队列。第一个桶放下一秒将要超时的连接，第二个放下 2 秒将要超时的连接。每个连接一收到数据就把自己放到第 8 个桶，然后在每秒钟的 callback 里把第一个桶里的连接断开，把这个空桶挪到队尾。这样大致可以做到 8 秒钟没有数据就超时断开连接。更重要的是，每次不用检查全部的 connection，只要检查第一个桶里的 connections，相当于把任务分散了。

2. Timing wheel 原理

Simple timing wheel 的基本结构是 一个循环队列 + 一个指向队尾的指针 (tail)，这个指针每秒钟移动一格，就像钟表上的时针，timing wheel 由此得名。以下是某一时刻 timing wheel 的状态，格子里的数字是倒计时（与通常的 timing wheel 相反），表示这个格子（桶子）中的连接的剩余寿命。一秒钟以后，tail 指针移动一格，原来四点钟方向的格子被清空，其中的连接已被断开。

2.1 连接超时被踢掉的过程

假设在某个时刻，conn 1 到达，把它放到当前格子中，它的剩余寿命是 7 秒。此后 conn 1 上没有收到数据。1 秒钟之后，tail 指向下一个格子，conn 1 的剩余寿命是