【sylar】框架篇-Chapter5-协程模块

站在巨人的肩膀上

C++高性能分布式服务器框架

从零开始重写sylar C++高性能分布式服务器框架

概述

• 协程是一种用户态的轻量级线程。
  • 轻量级：相对于线程而言，协程比较轻量。在一个服务器上线程的数量不能太多，也就是上百个线程的级别，否则会产生性能问题。而协程可以轻松达到达到百万级别。
  • 协作式：协程是用户态的概念，对操作系统无感知。操作系统感知不到协程的存在，只能感知到线程和进程的存在。协程的调度是在用户态自己调度。一般协程的调度是协作式的调度。
• 根据控制传递机制的不同区分出了对称协程和非对称协程。
  • 非对称协程知道它的调用者，其在挂起时转让控制权给它的调用者，然后调用者根据算法调用其他非对称协程进行工作。具体来讲，非对称协程是跟一个特定的调用者绑定的，协程让出 CPU 时，只能让回给原调用者。那到底是什么东西“不对称”呢？其实，非对称在于程序控制流转移到被调协程时使用的是 call/resume 操作，而当被调协程让出 CPU 时使用的却是 return/yield 操作。此外，协程间的地位也不对等，caller 与 callee 关系是确定的，不可更改的，非对称协程只能返回最初调用它的协程。
  • 对称协程都是等价的，控制权直接在对称协程之间进行传递，即对称协程在挂起时主动指明另外一个对称协程来接收控制权。对称协程与非对称协程不一样，启动之后就跟启动之前的协程没有任何关系了。协程的切换操作，一般而言只有一个操作，yield，用于将程序控制流转移给另外的协程。对称协程机制一般需要一个调度器的支持，按一定调度算法去选择 yield 的目标协程。
• sylar 的协程模块是基于 ucontext.h 实现的非对称协程库。结构体 ucontext_t 保存了程序当前运行的上下文，例如寄存器信息（这些寄存器记录了函数栈帧、代码的执行位置等信息）等。
• ucontext_t 结构体与具体平台相关，但至少会有以下四个成员：

  ucontext_t *uc_link     	// Pointer to the context that is resumed when this context returns. 
  sigset_t    uc_sigmask  	// The set of signals that are blocked when this context is active. 
  stack_t     uc_stack    	// The stack used by this context. 
  mcontext_t  uc_mcontext  	// A machine-specific representation of the saved context. 
  

• ucontext.h 还提供了以下四个函数：

  int getcontext(ucontext_t *ucp);
  - 获取当前上下文
  
  int setcontext(const ucontext_t *ucp);
  - 恢复 ucp 指向的上下文，但这个函数不会返回，而是会跳转到 ucp 上下文对应的函数中执行，相当于变相调用了函数。
  
  void makecontext(ucontext_t *ucp, void (*func)(), int argc, ...);
  - 修改由 getcontext 获取到的上下文指针 ucp，将其与一个函数 func 进行绑定，支持指定 func 运行时的参数。
  - 在调用 makecontext 之前，必须手动给 ucp 分配一段内存空间，存储在 ucp->uc_stack 中，这段内存空间将作为 func 函数运行时的栈空间。
  - 同时也可以指定 ucp->uc_link，表示函数运行结束后恢复 uc_link 指向的上下文。
  - 如果不赋值 uc_link，那 func 函数结束时必须调用 setcontext 或 swapcontext 以重新指定一个有效的上下文，否则程序就跑飞了。
  - makecontext 执行完后，ucp 就与函数 func 绑定了，调用 setcontext 或 swapcontext 激活 ucp 时，func 就会被运行。
  
  int swapcontext(ucontext_t *restrict oucp, const ucontext_t *restrict ucp);
  - 恢复 ucp 指向的上下文，同时将当前的上下文存储到 oucp 中。
  - 和 setcontext 一样，swapcontext 也不会返回，而是会跳转到 ucp 上下文对应的函数中执行，相当于调用了函数。
  - swapcontext 是 sylar 非对称协程实现的关键，线程主协程和子协程用这个接口进行上