skynet框架学习

skynet

skynet简介

它是一个轻量级游戏服务器框架，但也不仅仅用于游戏。
轻量级体现在：
skynet抽象了actor并发模型，用户层抽象进程；sknet通过消息的方式共享内存；通过消息驱动actor运行，以及相关的脚手架（工具集）：actor 间数据共享机制以及c 服务扩展机制。
实现了服务器框架的基础组件。实现了 reactor 并发网络库；并提供了大量连接的接入方案；基于自身网络库，实现了常用的数据库驱动（异步连接方案），并融合了 lua 数据结构；实现了网关服务；时间轮用于处理定时消息。

Actor 模型

用于并行计算；
Actor 是最基本的计算单元；
基于消息计算；
Actor 通过消息进行沟通；

Actor定义

skynet的actor模型使用lua虚拟，lua虚拟机非常小（只有几十kb），代价不高；每个actor对应一个lua虚拟机；系统中不能启动过多的进程就是因为资源受限，lua虚拟机占用的资源很少，可以开启很多个，这就能抽象出很多个用户层的进程。lua虚拟机可以共享一些数据，比如常量，达到资源复用。

抽象进程而不抽象线程的原因在于进程有独立的工作空间，隔离的运行环境。

//actor 结构体定义
// skynet_server.c
struct skynet_context {
    void * instance;                // 由指定module的create函数，创建的数据实例指针，同一类服务可能有多个实例，
                                    // 因此每个服务都应该有自己的数据
        
    struct skynet_module * mod;     // 引用服务module的指针，方便后面对create、init、signal和release函数进行调用
    void * cb_ud;                   // 调用callback函数时，回传给callback的userdata，一般是instance指针
    skynet_cb cb;                   // 服务的消息回调函数，一般在skynet_module的init函数里指定
    struct message_queue *queue;    // 服务专属的次级消息队列指针
    FILE * logfile;                 // 日志句柄
    char result[32];                // 操作skynet_context的返回值，会写到这里
    uint32_t handle;                // 标识唯一context的服务id
    int session_id;                 // 在发出请求后，收到对方的返回消息时，通过session_id来匹配一个返回，对应哪个请求
    int ref;                        // 引用计数变量，当为0时，表示内存可以被释放
    bool init;                      // 是否完成初始化
    bool endless;                   // 消息是否堵住
    
    CHECKCALLING_DECL
};

actor 创建

actor 底层关键接口
skynet_context_new 中会创建一个隔离的环境（lua 虚拟机），一个消息队列，并且需要设置回调函数；
// 用于创建隔离的环境
void * skynet_module_instance_create(struct skynet_module *m);
// 用于设置回调函数
int skynet_module_instance_init(struct skynet_module *m, void * inst, struct skynet_context *ctx, const char * parm);
// 用于释放 actor 对象
void skynet_module_instance_release(struct skynet_module *m, void *inst);
// 用于处理 信号 消息
void skynet_module_instance_signal(struct skynet_module *m, void *inst, int signal);

actor 运行

skynet.start 会设置回调函数，一个消息执行的时候，会获取一个协程执行它；
lua虚拟机有一个限制，同时只有一个协程在运行；
内核线程 取出消息队列 找到lua虚拟机 从协程池中取出一个协程来执行消息运行

actor 消息

Actor 模型基于消息计算，在 skynet 框架中，消息包含 Actor （之间）消息、网络消息以及定时消息；

actor 之间消息

-- addr 对端服务的地址
-- typename 消息类型 actor内部间通常为 lua 类型消息
-- ... 为可变参
-- skynet.send socket
skynet.send(addr, typename, ...)
-- addr 对端服务的地址
-- typename 消息类型 actor内部间通常为 lua 类型消息
-- ... 为可变参
-- 注意：
-- 对端需要显示调用 skynet.ret(...) 回应 skynet.call 的请求
-- 或者通过调用 skynet.response() 延迟回应 skynet.call 的请求
-- 在一个协程当中
local ret = skynet.call(addr, typename, ...)

网络消息

skynet 当中采用一个 socket 线程来处理网络信息；skynet 基于 reactor 网络模型；

定时消息

skynet 采用多层级时间轮来解决多线程环境下定时任务的管理；时间复杂度为 ；O(1)
当定时任务被触发，将会向目标 Actor 发送定时消息，从而驱动 Actor 的运行；

消息处理

在 skynet 中，主要通过设置回调函数，为每一条消息选择一个协程去处理；

Actor 调度

actor 的调度是由线程池的调度来驱动的；

工作线程流程
工作线程从全局队列中 pop 出单个 Actor 消息队列；从 Actor 消息队列中按照规则 pop 出一定
数量的消息进行执行；若 Actor 消息队列中仍有消息继续放入全局队列队尾；若 Actor 消息队列中
没有消息则不放入全局队列中；全局队列只存活跃的 Actor 消息队列；
工作线程权重
工作线程数量是按照 cpu 核心数来设置的；工作线程按照下面工作线程权重图来设置每个工作线
程的权重；

工作线程执行规则

从上面逻辑可以看出，当工作线程的权重为 -1 时，该工作线程每次只 pop 一条消息；当工作线程的权重为 0 时，该工作线程每次消费完所有的消息；当工作线程的权重为 1 时，每次消费消息队列中 的消息；当工作线程的权重为 2 时，每次消费消息队列中 的消息；以此类推；通过这种方式，完成消息队列梯度消费，从而不至于让某些队列过长；这种消息调度的方式不是最优的
调度方式（相较于 go 语言）