一、多核并發(fā)編程方式

（1）多線程。

在一個(gè)進(jìn)程中開啟多線程，為了充分利用多核，一般設(shè)置工作線程的個(gè)數(shù)為 cpu 的核心數(shù)。memcached 就是采用這種方式。

多線程在一個(gè)進(jìn)程當(dāng)中，所以數(shù)據(jù)共享來自進(jìn)程當(dāng)中的虛擬內(nèi)存；這里會涉及到很多臨界資源的訪問，所以需要考慮加鎖。

（2）多進(jìn)程。

在一臺機(jī)器當(dāng)中，開啟多個(gè)進(jìn)程充分利用多核，一般設(shè)置工作進(jìn)程的個(gè)數(shù)為 cpu 的核心數(shù)。nginx 就是采用這種方式，nginx 當(dāng)中的 worker 進(jìn)程，通過共享內(nèi)存來進(jìn)行共享數(shù)據(jù)；也需要考慮使用鎖。

（3）CSP。

以 go 語言為代表，并發(fā)實(shí)體是協(xié)程（用戶態(tài)線程、輕量級線程）；內(nèi)部也是采用多少個(gè)核心開啟多少個(gè)線程來充分利用多核。

（4）Actor。

erlang 從語言層面支持 actor 并發(fā)模型，并發(fā)實(shí)體是 actor（在skynet 中稱之為服務(wù)）；skynet 采用 c + lua來實(shí)現(xiàn) actor 并發(fā)模型；底層也是通過采用多少個(gè)核心開啟多少個(gè)內(nèi)核線程來充分利用多核。

二、skynet

2.1、skynet簡介

它是一個(gè)輕量級游戲服務(wù)器框架，但也不僅僅用于游戲。

輕量級體現(xiàn)在：

1. 實(shí)現(xiàn)了 actor 模型，以及相關(guān)的腳手架（工具集）：actor 間數(shù)據(jù)共享機(jī)制以及c 服務(wù)擴(kuò)展機(jī)制。
2. 實(shí)現(xiàn)了服務(wù)器框架的基礎(chǔ)組件。實(shí)現(xiàn)了 reactor 并發(fā)網(wǎng)絡(luò)庫；并提供了大量連接的接入方案；基于自身網(wǎng)絡(luò)庫，實(shí)現(xiàn)了常用的數(shù)據(jù)庫驅(qū)動（異步連接方案），并融合了 lua 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)關(guān)服務(wù)；時(shí)間輪用于處理定時(shí)消息。

skynet抽象了actor并發(fā)模型，用戶層抽象進(jìn)程；sknet通過消息的方式共享內(nèi)存；通過消息驅(qū)動actor運(yùn)行。

skynet的actor模型使用lua虛擬，lua虛擬機(jī)非常?。ㄖ挥袔资甼b），代價(jià)不高；每個(gè)actor對應(yīng)一個(gè)lua虛擬機(jī)；系統(tǒng)中不能啟動過多的進(jìn)程就是因?yàn)橘Y源受限，lua虛擬機(jī)占用的資源很少，可以開啟很多個(gè)，這就能抽象出很多個(gè)用戶層的進(jìn)程。lua虛擬機(jī)可以共享一些數(shù)據(jù)，比如常量，達(dá)到資源復(fù)用。

抽象進(jìn)程而不抽象線程的原因在于進(jìn)程有獨(dú)立的工作空間，隔離的運(yùn)行環(huán)境。

sknet的所有actor都是對等的，通過公平調(diào)度實(shí)現(xiàn)。

2.2、環(huán)境準(zhǔn)備

ubuntu：

centos：

mac：

2.3、編譯安裝

2.4、Actor 模型

有消息的 actor 為活躍的 actor，沒有消息為非活躍的 actor。

定義：

1. 用于并行計(jì)算；
2. Actor 是最基本的計(jì)算單元；
3. 基于消息計(jì)算；
4. Actor 通過消息進(jìn)行溝通。

組成：

1. 隔離的環(huán)境。主要通過 lua 虛擬機(jī)來實(shí)現(xiàn)。
2. 消息隊(duì)列。用來存放有序（先后到達(dá)）的消息。
3. 回調(diào)函數(shù)。用來運(yùn)行 Actor；從 Actor 的消息隊(duì)列中取出消息，并作為該回調(diào)函數(shù)的參數(shù)來運(yùn)行 Actor。

2.5、消息隊(duì)列

Actor 模型基于消息計(jì)算，在 skynet 框架中，消息包含 Actor（之間）消息、網(wǎng)絡(luò)消息以及定時(shí)消息。

生產(chǎn)者生產(chǎn)消息，消息放入消息隊(duì)列中，由線程池去消費(fèi)消息。

2.6、actor公平調(diào)度

所有的actor都是對等的，每個(gè)actor都有自己的消息隊(duì)列；skynet的并發(fā)實(shí)體是actor，因此需要公平的調(diào)度actor。

skynet會有非常的actor，公平調(diào)度就非常重要；采用兩級隊(duì)列。

首先，查找活躍的消息隊(duì)列（有消息的消息隊(duì)列）；

然后，通過隊(duì)列組織所有活躍的消息隊(duì)列；

最后，調(diào)度隊(duì)列。

線程池從一級隊(duì)列取出一個(gè)消息，消費(fèi)消息，消費(fèi)完消息后如果還有消息，則添加到一級隊(duì)列的末尾。因?yàn)橛脩魡栴}造成消息不均勻，在應(yīng)用上不一定公平；skynet在工作線程賦予權(quán)重來解決這個(gè)問題。

當(dāng)工作線程的權(quán)重為 -1 時(shí)，該工作線程每次只 pop 一條消息；當(dāng)工作線程的權(quán)重為 0 時(shí)，該工作線程每次消費(fèi)完所有的消息；當(dāng)工作線程的權(quán)重為 1 時(shí)，每次消費(fèi)消息隊(duì)列中二分之一的消息；當(dāng)工作線程的權(quán)重為 2 時(shí)，每次消費(fèi)消息隊(duì)列中四分之一 的消息；以此類推；通過這種方式，完成消息隊(duì)列梯度消費(fèi)，從而不至于讓某些隊(duì)列過長。

三、skynet的使用

github 上打開 skynet 點(diǎn)擊 wiki 里面有所有函數(shù)的詳細(xì)說明。

3.1、第一個(gè)skynet程序

（1）在sknet源碼的父目錄下創(chuàng)建一個(gè)config文件，用于定制skynet的行為。 內(nèi)容可參考如下：

參數(shù)說明：

（2）在app文件下面創(chuàng)建main.lua。每次啟動時(shí)都是從skynet.start(…)中運(yùn)行，相當(dāng)于入口函數(shù)。

（3）編寫一個(gè)自己項(xiàng)目的makefile。首先編譯skynet的源碼，如果有自己的c代碼直接加入makefile文件。

（4）編譯，執(zhí)行自己的makefile。

（5）執(zhí)行skynet，指定config。

可以看到打印了hello skynet。

3.2、skynet網(wǎng)絡(luò)消息

skynet 當(dāng)中采用一個(gè) socket 線程來處理網(wǎng)絡(luò)信息；skynet 基于 reactor 網(wǎng)絡(luò)模型。

網(wǎng)絡(luò)消息驅(qū)動actor運(yùn)行。需要skynet.socket模塊。

首先綁定一個(gè)監(jiān)聽 listenfd，然后調(diào)用socket.start(listenfd, function)綁定fd到進(jìn)程函數(shù)function中處理。

示例：

main.lua

3.3、skynet定時(shí)消息

定時(shí)任務(wù)推送給定時(shí)線程，定時(shí)線程檢測完時(shí)間后往消息隊(duì)列推送一個(gè)消息，然后actor開始執(zhí)行callback函數(shù)。

使用示例： main.lua

3.4、skynet actor間消息

所有的服務(wù)都是通過消息來交換數(shù)據(jù)。actor間消息通信通過將消息放到對方的消息隊(duì)列實(shí)現(xiàn)。

示例，創(chuàng)建兩個(gè)lua文件。

main發(fā)送“ping”給slave，協(xié)程掛起；slave回復(fù)“pong”給main，協(xié)程喚醒。整個(gè)過程使用協(xié)程實(shí)現(xiàn)異步操作，消除異步中的回調(diào)。

main.lua

slave.lua

執(zhí)行效果：

四、vscode調(diào)試skynet

首先要知道整個(gè)系統(tǒng)/框架 是怎么應(yīng)用的。skynet會自己產(chǎn)生一個(gè)skynet執(zhí)行程序，需要指定配置文件來啟動服務(wù)。

項(xiàng)目下的.vscode文件夾需要如下三個(gè)文件。

launch.json

settings.json

tasks.json

實(shí)現(xiàn)這三個(gè)文件就可以開始調(diào)試了。

skynet是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，需要處理網(wǎng)絡(luò)連接，需要知道數(shù)據(jù)是怎么流向，理解框架的運(yùn)行機(jī)制（多線程并發(fā)）；所有的actor的運(yùn)行都是由線程池來驅(qū)動，actor的運(yùn)行又是由消息隊(duì)列的消息驅(qū)動（網(wǎng)絡(luò)消息、定時(shí)消息、actor間消息）。

線程池從消息隊(duì)列中取出消息，找到回調(diào)函數(shù)，驅(qū)動actor運(yùn)行。

總結(jié)

不要通過共享內(nèi)存來通信，而應(yīng)該通過通信來共享內(nèi)存。CSP 和 Actor 都符合這一哲學(xué)；通過通信來共享數(shù)據(jù)，其實(shí)是一種解耦合的過程。并lua發(fā)實(shí)體之間可以分別開發(fā)并單獨(dú)優(yōu)化，而它們唯一的耦合在于消息；這能讓我們快速地進(jìn)行開發(fā)；同時(shí)也符合我們開發(fā)的思路，將一個(gè)大的問題拆分成若干個(gè)小問題。

actor模型是在用戶層抽象了進(jìn)程。

actor調(diào)度：將活躍的 actor 通過全局隊(duì)列組織起來；actor 當(dāng)中的消息隊(duì)列有消息就是活躍的 actor； 線程池去全局隊(duì)列中取出 actor 的消息隊(duì)列，接著運(yùn)行actor。