双缓冲队列方案-转

Posted 2020-12-05 mude918

双缓冲消息队列-减少锁竞争

转： http://www.cppblog.com/deane/articles/113983.html

在网络应用服务器端, 为了性能和防止阻塞, 经常会把逻辑处理和I/O处理分离:
I/O网络线程处理I/O事件: 数据包的接收和发送, 连接的建立和维护等.
逻辑线程要对收到的数据包进行逻辑处理.

通常网络线程和逻辑线程之间是通过数据包队列来交换信息, 简单来说就是一个生产者-消费者模式.
这个队列是多个线程在共享访问必须加锁, 意味着每次访问都要加锁。如何更好的如何减少锁竞争次数呢 ?

方案一 双缓冲消息队列:

两个队列，一个给逻辑线程读，一个给IO线程用来写，当逻辑线程读完队列后会将自己的队列与IO线程的队列相调换。
IO线程每次写队列时都要加锁，逻辑线程在调换队列时也需要加锁，但逻辑线程在读队列时是不需要加锁的.

队列缓冲区的大小要根据数据量的大小进行调整的，如果缓冲区很小，就能更及时的处理数据，但吞吐量以及出现资源竞争的几率大多了。

可以给缓冲队列设置最大上限，超过上限的数量之后，将包丢弃不插入队列。
另外，双缓冲的实现也有不同策略的，

一是读操作优先，就是生产者只要发现空闲缓冲，马上swap，
二是写线程只有在当前的缓冲区写满了，才进行swap操作。
三是上层逻辑按照帧率来处理，每一帧的时候将双层缓冲队列调换一下，取一个队列来处理即可

 

方案二 提供一个队列容器:

提供一个队列容器，里面有多个队列，每个队列都可固定存放一定数量的消息。网络IO线程要给逻辑线程投递消息时，会从队列容器中取一个空队列来使用，直到将该队列填满后再放回容器中换另一个空队列。而逻辑线程取消息时是从队列容器中取一个有消息的队列来读取，处理完后清空队列再放回到容器中。

这样便使得只有在对队列容器进行操作时才需要加锁，而IO线程和逻辑线程在操作自己当前使用的队列时都不需要加锁，所以锁竞争的机会大大减少了。

这里为每个队列设了个最大消息数，看来好像是打算只有当IO线程写满队列时才会将其放回到容器中换另一个队列。那这样有时也会出现IO线程未写满一个队列，而逻辑线程又没有数据可处理的情况，特别是当数据量很少时可能会很容易出现[这个可以通过设置超时来处理, 如果当前时间-向队列放入第一个包的时间 > 50 ms, 就将其放回到容器中换另一个队列]。

通常我们逻辑服务器会以场景来划分线程,不同线程执行不同场景.一个线程可以执行多个场景.因为玩家属于场景,我们会把玩家数据,包括其缓冲池丢给场景 去处理.