游戏服务器 框架_mqtt服务器

游戏服务器 框架_mqtt服务器一、多核并发编程方式

一、多核并发编程方式

(1)多线程。
在一个进程中开启多线程,为了充分利用多核,一般设置工作线程的个数为 cpu 的核心数。memcached 就是采用这种方式。
多线程在一个进程当中,所以数据共享来自进程当中的虚拟内存;这里会涉及到很多临界资源的访问,所以需要考虑加锁。

(2)多进程。
在一台机器当中,开启多个进程充分利用多核,一般设置工作进程的个数为 cpu 的核心数。nginx 就是采用这种方式,nginx 当中的 worker 进程,通过共享内存来进行共享数据;也需要考虑使用锁。

(3)CSP。
以 go 语言为代表,并发实体是协程(用户态线程、轻量级线程);内部也是采用多少个核心开启多少个线程来充分利用多核。

(4)Actor。
erlang 从语言层面支持 actor 并发模型,并发实体是 actor(在skynet 中称之为服务);skynet 采用 c + lua来实现 actor 并发模型;底层也是通过采用多少个核心开启多少个内核线程来充分利用多核。

二、skynet

2.1、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:

  1. 实现了 actor 模型,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。
  2. 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。

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。

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。

sknet的所有actor都是对等的,通过公平调度实现。

2.2、环境准备

ubuntu:

sudo apt-get install git build-essential readline-dev autoconf
# 或者
sudo apt-get install git build-essential libreadline-dev autoconf

centos:

yum install -y git gcc readline-devel autoconf

mac:

yum install -y git gcc readline-devel autoconf

2.3、编译安装

git clone https://github.com/cloudwu/skynet.git
cd skynet
# centos or ubuntu
make linux
# mac
make macosx

2.4、Actor 模型

有消息的 actor 为活跃的 actor,没有消息为非活跃的 actor。
定义:

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

组成:

  1. 隔离的环境。主要通过 lua 虚拟机来实现。
  2. 消息队列。用来存放有序(先后到达)的消息。
  3. 回调函数。用来运行 Actor;从 Actor 的消息队列中取出消息,并作为该回调函数的参数来运行 Actor。

2.5、消息队列

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。

生产者生产消息,消息放入消息队列中,由线程池去消费消息。

2.6、actor公平调度

所有的actor都是对等的,每个actor都有自己的消息队列;skynet的并发实体是actor,因此需要公平的调度actor。

skynet会有非常的actor,公平调度就非常重要;采用两级队列。
首先,查找活跃的消息队列(有消息的消息队列);
然后,通过队列组织所有活跃的消息队列;
最后,调度队列。
actor_shc
线程池从一级队列取出一个消息,消费消息,消费完消息后如果还有消息,则添加到一级队列的末尾。

因为用户问题造成消息不均匀,在应用上不一定公平;skynet在工作线程赋予权重来解决这个问题。

// 工作线程权重图 32个核心
static int weight[] = { 
   
    -1, -1, -1, -1, 0, 0, 0, 0,
    1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1,  // 1/2
    2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2,  // 1/4
    3, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 3, }; // 1/8

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二分之一的消息;当工作线程的权重为 2 时,每次消费消息队列中四分之一 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。

三、skynet的使用

github 上打开 skynet 点击 wiki 里面有所有函数的详细说明。

3.1、第一个skynet程序

(1)在sknet源码的父目录下创建一个config文件,用于定制skynet的行为。
内容可参考如下:

thread=4
logger=nil
harbor=0
start="main"
lua_path="./skynet/lualib/?.lua;./skynet/lualib/?/init.lua;"
luaservice="./skynet/service/?.lua;./app/?.lua"
lualoader="./skynet/lualib/loader.lua"
cpath="./skynet/cservice/?.so"
lua_cpath="./skynet/luaclib/?.so"

参数说明:

参数 作用
thread 指定skynet开启的工作线程数量,一般为CPU的核心数
logger log配置,指定为nil表示打印到控制台,指定文件名则写日志到指定文件
logpath 指定日志路径
harbor 集群相关的设置,设为0表示不使用集群
start 指定服务启动的抽象进程
lua_path 指定读取的lua路径
luaservice lua抽象的进程,指定启动的lua路径
lualoader lua加载的路径
cpath,lua_cpath c语言写的进程路径

(2)在app文件下面创建main.lua。每次启动时都是从skynet.start(…)中运行,相当于入口函数。

local skynet = require("skynet")

skynet.start(function()
    -- body
    print("hello skynet")
end)

(3)编写一个自己项目的makefile。首先编译skynet的源码,如果有自己的c代码直接加入makefile文件。

SKYNET_PATH?=./skynet

all:
	cd $(SKYNET_PATH) && $(MAKE) PLAT='linux'

clean:
	cd $(SKYNET_PATH) && $(MAKE) clean

(4)编译,执行自己的makefile。

make

(5)执行skynet,指定config。

./skynet/skynet config
[:00000002] LAUNCH snlua bootstrap
[:00000003] LAUNCH snlua launcher
[:00000004] LAUNCH snlua cdummy
[:00000005] LAUNCH harbor 0 4
[:00000006] LAUNCH snlua datacenterd
[:00000007] LAUNCH snlua service_mgr
[:00000008] LAUNCH snlua main
hello skynet
[:00000002] KILL self

可以看到打印了hello skynet。

3.2、skynet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。

网络消息驱动actor运行。需要skynet.socket模块。
首先绑定一个监听 listenfd,然后调用socket.start(listenfd, function)绑定fd到进程函数function中处理。

示例:
main.lua

local skynet = require "skynet"
local socket=require "skynet.socket"


skynet.start(function()
    -- body
    print("hello skynet")

    local listenfd=socket.listen("0.0.0.0",8888);
    socket.start(listenfd,function(clientfd,addr)
        -- body
        print("receive a client: ",clientfd,addr);
    end)

end)

[:00000002] LAUNCH snlua bootstrap
[:00000003] LAUNCH snlua launcher
[:00000004] LAUNCH snlua cdummy
[:00000005] LAUNCH harbor 0 4
[:00000006] LAUNCH snlua datacenterd
[:00000007] LAUNCH snlua service_mgr
[:00000008] LAUNCH snlua main
hello skynet
[:00000002] KILL self
receive a client: 	2	192.168.0.105:50024

3.3、skynet定时消息

定时任务推送给定时线程,定时线程检测完时间后往消息队列推送一个消息,然后actor开始执行callback函数。

使用示例:
main.lua

local skynet = require "skynet"


skynet.start(function()
    -- body
    print("hello skynet")
    skynet.timeout(100,function()
        -- body
        print("timer 1s");
    end)

end)

3.4、skynet actor间消息

所有的服务都是通过消息来交换数据。actor间消息通信通过将消息放到对方的消息队列实现。

示例,创建两个lua文件。
main发送“ping”给slave,协程挂起;slave回复“pong”给main,协程唤醒。整个过程使用协程实现异步操作,消除异步中的回调。
main.lua

local skynet = require("skynet")

skynet.start(function()
    -- body
    print("hello skynet")

    local slave=skynet.newservice("slave")
    local response=skynet.call(slave,"lua","ping")
    print("main ",response)
end)

slave.lua

local skynet = require "skynet"

local CMD={ 
   }

function CMD.ping()
    -- body
    skynet.retpack("pong")
end

skynet.start(function()
    skynet.dispatch("lua",function(session,source,cmd,...)
        local func=assert(CMD[cmd])
        func(...)
    end)
end)

执行效果:

[:00000002] LAUNCH snlua bootstrap
[:00000003] LAUNCH snlua launcher
[:00000004] LAUNCH snlua cdummy
[:00000005] LAUNCH harbor 0 4
[:00000006] LAUNCH snlua datacenterd
[:00000007] LAUNCH snlua service_mgr
[:00000008] LAUNCH snlua main
hello skynet
[:00000009] LAUNCH snlua slave
main    pong
[:00000002] KILL self

四、vscode调试skynet

首先要知道整个系统/框架 是怎么应用的。skynet会自己产生一个skynet执行程序,需要指定配置文件来启动服务。

项目下的.vscode文件夹需要如下三个文件。

launch.json

{ 
   
    "version": "0.2.0",
    "configurations": [
        { 
   
            "name": "启动 app",
            "type": "cppdbg",
            "request": "launch",
            "program": "${workspaceFolder}/skynet/skynet",
            "args": ["config"],
            "stopAtEntry": false,
            "cwd": "${workspaceFolder}",
            "environment": [],
            "externalConsole": false,
            "MIMode": "gdb",
            "setupCommands": [
                { 
   
                    "description": "为 gdb 启用整齐打印",
                    "text": "-enable-pretty-printing",
                    "ignoreFailures": true
                },
                { 
   
                    "description": "将反汇编风格设置为 Intel",
                    "text": "-gdb-set disassembly-flavor intel",
                    "ignoreFailures": true
                }
            ],
            "preLaunchTask": "build-skynet",
            "miDebuggerPath": "/usr/bin/gdb"
        }
    ]
}

settings.json

{ 
   
    "C_Cpp.default.configurationProvider": "ms-vscode.makefile-tools",
    "files.associations": { 
   
        "string.h": "c",
        "stdlib.h": "c",
        "pthread.h": "c"
    },
}

tasks.json

{ 
   
    "tasks": [
        { 
   
            "type": "cppbuild",
            "label": "build-skynet",
            "command": "/usr/bin/make",
            "args": [],
            "options": { 
   
                "cwd": "${workspaceFolder}"
            },
            "problemMatcher": [
                "$gcc"
            ],
            "group": { 
   
                "kind": "build",
                "isDefault": true
            },
            "detail": "..."
        }
    ],
    "version": "2.0.0"
}

实现这三个文件就可以开始调试了。
skynet是一个网络服务,需要处理网络连接,需要知道数据是怎么流向,理解框架的运行机制(多线程并发);所有的actor的运行都是由线程池来驱动,actor的运行又是由消息队列的消息驱动(网络消息、定时消息、actor间消息)。

线程池从消息队列中取出消息,找到回调函数,驱动actor运行。

总结

  1. 不要通过共享内存来通信,而应该通过通信来共享内存。CSP 和 Actor 都符合这一哲学;通过通信来共享数据,其实是一种解耦合的过程。并lua发实体之间可以分别开发并单独优化,而它们唯一的耦合在于消息;这能让我们快速地进行开发;同时也符合我们开发的思路,将一个大的问题拆分成若干个小问题。

  2. actor模型是在用户层抽象了进程。

  3. actor调度:将活跃的 actor 通过全局队列组织起来;actor 当中的消息队列有消息就是活跃的 actor; 线程池去全局队列中取出 actor 的消息队列,接着运行actor。

在这里插入图片描述

今天的文章游戏服务器 框架_mqtt服务器分享到此就结束了,感谢您的阅读。

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