memcache的线程模型

原文章地址：http://blog.itpub.net/15480802/viewspace-1422565/

MC采用一master多worker的工作模型，由master负责accept客户端请求，然后以RR分发给worker；

-t 线程数，用于处理请求，默认为4 
-b backlog队列长度，默认1024 

线程结构体

1. typedef struct {  
2.     pthread_t thread_id;        /* unique ID of this thread */  
3.     struct event_base *base;    /* libevent handle this thread uses */  
4.     struct event notify_event;  /* listen event for notify pipe */  
5.     int notify_receive_fd;      /* receiving end of notify pipe */  
6.     int notify_send_fd;         /* sending end of notify pipe */  
7.     CQ  new_conn_queue;         /* queue of new connections to handle */  
8. } LIBEVENT_THREAD;  

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 ；

当master接受新连接后，通过pipe通知worker；

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 ；

启动流程

 

图片来源  http://bachmozart.iteye.com/blog/344172

代码实现

master调用accept等待客户端连接(accept为非阻塞调用)，返回的sfd也同样被设置为非阻塞，之后分发给worker；

下面看看dispatch_conn_new内部是如何进行链接分发的。

1. void dispatch_conn_new(int sfd, enum conn_states init_state, int event_flags,  
2.                        int read_buffer_size, enum network_transport transport) {  
3.     CQ_ITEM *item = cqi_new();//创建一个conn_item 
4.     char buf[1];  
5.     int tid = (last_thread + 1) % settings.num_threads;//通过round-robin算法选择一个线程 
6. 
   
7.     LIBEVENT_THREAD *thread = threads + tid;//thread数组存储了所有的工作线程  
8. 
   
9.     cq_push(thread->new_conn_queue, item);//投递item信息到Worker线程的工作队列中  
10. 
    
11.     buf[0] = 'c';  
12.     //在Worker线程的notify_send_fd写入字符c，表示有连接     
13.     if (write(thread->notify_send_fd, buf, 1) != 1) {  
14.         perror("Writing to thread notify pipe");  
15.     } 

worker thread在管道描述符notify_send_fd的回调函数为 thread_libevent_process，故一旦有数据到达立刻执行

//子线程会在PIPE管道读上面建立libevent事件，事件回调函数是thread_libevent_process 

1. static void thread_libevent_process(int fd, short which, void *arg) {  
2.     LIBEVENT_THREAD *me = arg;  
3.     CQ_ITEM *item;  
4.     char buf[1];  
5.   
6.     if (read(fd, buf, 1) != 1)//PIPE管道读取一个字节的数据  
7.         if (settings.verbose > 0)  
8.             fprintf(stderr, "Can't read from libevent pipe\n");  
9.   
10.     switch (buf[0]) {  
11.     case 'c'://如果是c，则处理网络连接  
12.     item = cq_pop(me->new_conn_queue);//从连接队列读出Master线程投递的消息 \
13. 
    

1.     if (NULL != item) {  
2.         conn *c = conn_new(item->sfd, item->init_state, item->event_flags,  
3.                            item->read_buffer_size, item->transport, me->base);//创建连接 

conn_new里面会建立sfd的网络监听libevent事件，事件回调函数为event_handler，而event_handler的执行流程最终会进入到业务处理的状态机中。

1. conn *conn_new(const int sfd, enum conn_states init_state, const int event_flags,  
2.         const int read_buffer_size, enum network_transport transport,  
3.         struct event_base *base)  
4. {  
5.     conn *c = conn_from_freelist();//获取一个空闲连接，conn是Memcached内部对网络连接的一个封装  
6.   
7.     if (NULL == c)//如果没有空闲的连接  
8.     {  
9.         if (!(c = (conn *) calloc(1, sizeof(conn))))//申请空间  
10.         {  
11.             fprintf(stderr, "calloc()\n");  
12.             return NULL;  
13.         }MEMCACHED_CONN_CREATE(c);

1. //每个conn都自带读入和输出缓冲区，在进行网络收发数据时，特别方便  
2.         c->rbuf = (char *) malloc((size_t) c->rsize);  
3.         c->wbuf = (char *) malloc((size_t) c->wsize);  
4.         c->ilist = (item **) malloc(sizeof(item *) * c->isize);  

1.  //建立sfd描述符上面的event事件，事件回调函数为event_handler  
2.     event_set(&c->event, sfd, event_flags, event_handler, (void *) c);  
3.     event_base_set(base, &c->event);  
4.     c->ev_flags = event_flags;  
5.     if (event_add(&c->event, 0) == -1)  
6.     {         
7.        //如果建立libevent事件失败，将创建的conn添加到空闲列表中  
8.        if (conn_add_to_freelist(c))  
9.         {  
10.             conn_free(c);  
11.         }  
12.         perror("event_add");  
13.         return NULL;  
14.     }  

1. //libevent事件回调函数的处理，回调函数被调用时，表明Memcached监听的端口号有网络事件到了  
2. void event_handler(const int fd, const short which, void *arg)  
3. {  
4. conn *c;  

1. //进入业务处理状态机  
2. drive_machine(c);  
3.   

线程通信

master和worker通过连接队列进行单向通信 ，即Master接受到新的客户端连接时，将sfd封装到conn_queue_item并投送给woker ，Worker从其连接队列中读取conn_queue_item同客户端连接进行交互，详情参见dispatch_conn_new;

1. struct conn_queue_item {  
2.     int               sfd;//accept之后的描述符  
3.     enum conn_states  init_state;//连接的初始状态  
4.     int               event_flags;//libevent标志  
5.     int               read_buffer_size;//读取数据缓冲区大小  
6.     enum network_transport     transport;//内部通信所用的协议  
7.     CQ_ITEM          *next;//用于实现链表的指针  
8. };  
9. 
   
10. struct conn_queue {  
11.     CQ_ITEM *head;//头指针，注意这里是单链表，不是双向链表  
12.     CQ_ITEM *tail;//尾部指针，  
13.     pthread_mutex_t lock;//锁  
14.     pthread_cond_t  cond;//条件变量  
15. };  
16. 
    
17. //获取一个连接  
18. static CQ_ITEM *cq_pop(CQ *cq) {  
19.     CQ_ITEM *item;  
20.   
21.     pthread_mutex_lock(&cq->lock);//执行加锁操作  
22.     item = cq->head;//获得头部指针指向的数据  
23.     if (NULL != item) {  
24.         cq->head = item->next;//更新头指针信息  
25.         if (NULL == cq->head)//这里为空的话，则尾指针也为空，链表此时为空  
26.             cq->tail = NULL;  
27.     }
28.     pthread_mutex_unlock(&cq->lock);//释放锁操作  
29.   
30.     return item;  
31. }  

参考链接  http://blog.youkuaiyun.com/column/details/lc-memcached.html