多线程服务器的适合场合及常用编程模型

//用blocking queue实现任务队列的线程池

typedef boost::function<void()> Functor;

BlockingQueue<Functor> taskQueue; //线程安全的阻塞队列

void workerThread()

{

  while(running)  //running变量是全局标志

  {

    Functor task = taskQueue.take();  //this blocks

    task();   //在产品代码中需要考虑异常处理

  }

}

//启动容量(并发数)为N的线程池:

int N = num_of_computing_threads;

for(int i = 0;i < N;++i)

{

  create_thread(&workerThread); //伪代码:启动线程

}

//使用

Foo foo;  //Foo有calc()成员函数

boost::function<void()> task = boost::bind(&Foo::calc,&foo);

taskQueue.post(task);

c++多线程服务器编程模式为:one (event)loop per thread + thread pool

TCP能跨语言,服务端和客户端可以不同语言。

分布式系统的软件设计和功能划分一般是以进程为单位。进程间采用TCP长连接通信。

长连接的好处:

    1、容易定位分布式系统中的服务之间的依赖关系。(利用netstat和lsof查看)

    2、通过接收和发送队列的长度也比较容易定位网络或程序故障。

开发服务端程序的一个任务就是处理并发连接。

1、当线程廉价时,一台机器上可以创建超过CPU数目的线程,这时一个线程只处理一个TCP连接。通常使用阻塞IO。例如:Python gevent 、Go goroutine、Erlang actor。

2、当线程宝贵时,一台机器上只能创建于CPU数目相当的线程。这时一个线程要处理多个TCP连接上的IO,通常使用非阻塞IO和IO multiplexing。例如:libevent、muduo、Netty。

可用模式:

1、运行一个单线程的进程。

2、运行一个多线程的进程。

3、运行多个单线程的进程。

4、运行多个多线程的进程。

模式3有两个子模式:1、简单的把模式1的进程运行多份。2、主进程+worker进程,如果绑定到TCP port,比如httpd+fastcgi。

必须使用单线程的场合:

    1、程序可能会fork(2);

    2、限制程序的CPU占用率。

一个程序fork(2)之后的一般行为:

   1、立刻执行exec(),变身为另一个程序。

    2、不调用exec(),继续运行当前程序。要么通过共享的文件描述符和父进程通信,协同完成任务;要么接过父进程传来的文件描述符,独立完成工作。

看门狗进程必须是单线程。

适用于多线程的场景:提高响应速度,让IO和“计算”相互重叠,降低latency。虽然不能提高绝对性能,但能提高平均响应性能。

 Latency,中文译作延迟。Throughput,中文译作吞吐量。它们是衡量软件系统的最常见的两个指标。

多线程满足:

    1、多个CPU可用。

    2、线程间有共享数据,即内存中的全局状态。

    3、共享数据可修改,而不是静态的常量表。

    4、提供非均质的服务。

    5、latency和throughput同样重要,不是逻辑简单的IO bound或CPU bound程序。换言之,程序要有相当的计算量。

    6、利用异步操作。

    7、能scale up。

    8、具有可预测的性能。

    9、有效划分责任与功能,让每个线程的逻辑比较简单,任务单一,便于编码。

线程分类:

    1、IO线程。这类线程的主要循环是IO multiplexing,阻塞地等在select/poll/epoll_wait系统调用上。

    2、计算线程。这类线程的主要循环是blocking queue,阻塞地等在condition variable上。这类线程一般位于Thread pool中,这种线程通常不涉及IO,一般避免任何阻塞操作。

    3、第三方库所用的线程。
linux中一个线程默认栈10M

     

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