nginx線程池源碼分析

更新時(shí)間：2015年08月18日 08:50:37 投稿：hebedich

雖然nginx的源碼非常精致，但是不得不說開發(fā)nginx很有挑戰(zhàn)性，越想更大程度上定制自己的模塊，越需要對nginx的每個細(xì)節(jié)了解頗深。

周末看了nginx線程池部分的代碼，順手照抄了一遍，寫成了自己的版本。實(shí)現(xiàn)上某些地方還是有差異的，不過基本結(jié)構(gòu)全部摘抄。

　　在這里分享一下。如果你看懂了我的版本，也就證明你看懂了nginx的線程池。

　　本文只列出了關(guān)鍵數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和API，重在理解nginx線程池設(shè)計(jì)思路。完整代碼在最后的鏈接里。

　　1.任務(wù)節(jié)點(diǎn)

typedef void (*CB_FUN)(void *);

//任務(wù)結(jié)構(gòu)體
typedef struct task
{
  void    *argv; //任務(wù)函數(shù)的參數(shù)（任務(wù)執(zhí)行結(jié)束前，要保證參數(shù)地址有效）
  CB_FUN    handler; //任務(wù)函數(shù)（返回值必須為0  非0值用作增加線程，和銷毀線程池）
  struct task *next; //任務(wù)鏈指針
}zoey_task_t;

　　handler為函數(shù)指針，是實(shí)際的任務(wù)函數(shù)，argv為該函數(shù)的參數(shù)，next指向下一個任務(wù)。

　　2.任務(wù)隊(duì)列

typedef struct task_queue
{
  zoey_task_t *head; //隊(duì)列頭
  zoey_task_t **tail;  //隊(duì)列尾
  unsigned int maxtasknum; //最大任務(wù)限制
  unsigned int curtasknum; //當(dāng)前任務(wù)數(shù)
}zoey_task_queue_t;

　　head為任務(wù)隊(duì)列頭指針，tail為任務(wù)隊(duì)列尾指針，maxtasknum為隊(duì)列最大任務(wù)數(shù)限制，curtasknum為隊(duì)列當(dāng)前任務(wù)數(shù)。

　　3.線程池

typedef struct threadpool
{
  pthread_mutex_t  mutex; //互斥鎖
  pthread_cond_t   cond;  //條件鎖
  zoey_task_queue_t    tasks;//任務(wù)隊(duì)列

  unsigned int    threadnum; //線程數(shù)
  unsigned int    thread_stack_size; //線程堆棧大小

}zoey_threadpool_t;

　　mutex為互斥鎖 cond為條件鎖。mutex和cond共同保證線程池任務(wù)的互斥領(lǐng)取或者添加。

　　tasks指向任務(wù)隊(duì)列。

　　threadnum為線程池的線程數(shù)

　　thread_stack_size為線程堆棧大小　

　　4.啟動配置

//配置參數(shù)
typedef struct threadpool_conf
{
  unsigned int threadnum;  //線程數(shù)
  unsigned int thread_stack_size;//線程堆棧大小
  unsigned int maxtasknum;//最大任務(wù)限制
}zoey_threadpool_conf_t;

　　啟動配置結(jié)構(gòu)體是初始化線程池時(shí)的一些參數(shù)。

　　5.初始化線程池

　　首先檢查參數(shù)是否合法，然后初始化mutex，cond，key（pthread_key_t）。key用來讀寫線程全局變量，此全局變量控制線程是否退出。

　　最后創(chuàng)建線程。

zoey_threadpool_t* zoey_threadpool_init(zoey_threadpool_conf_t *conf)
{
  zoey_threadpool_t *pool = NULL;
  int error_flag_mutex = 0;
  int error_flag_cond = 0;
  pthread_attr_t attr;
  do{
    if (z_conf_check(conf) == -1){ //檢查參數(shù)是否合法
      break;
    }

    pool = (zoey_threadpool_t *)malloc(sizeof(zoey_threadpool_t));//申請線程池句柄
    if (pool == NULL){
      break;
    }

    //初始化線程池基本參數(shù)
    pool->threadnum = conf->threadnum;
    pool->thread_stack_size = conf->thread_stack_size;
    pool->tasks.maxtasknum = conf->maxtasknum;
    pool->tasks.curtasknum = 0;

    z_task_queue_init(&pool->tasks);
  
    if (z_thread_key_create() != 0){//創(chuàng)建一個pthread_key_t，用以訪問線程全局變量。
      free(pool);
      break;
    }
    if (z_thread_mutex_create(&pool->mutex) != 0){ //初始化互斥鎖
      z_thread_key_destroy();
      free(pool);
      break;
    }

    if (z_thread_cond_create(&pool->cond) != 0){ //初始化條件鎖
      z_thread_key_destroy();
      z_thread_mutex_destroy(&pool->mutex);
      free(pool);
      break;
    }

    if (z_threadpool_create(pool) != 0){    //創(chuàng)建線程池
      z_thread_key_destroy();
      z_thread_mutex_destroy(&pool->mutex);
      z_thread_cond_destroy(&pool->cond);
      free(pool);
      break;
    }
    return pool;
  }while(0);

  return NULL;
}

　6.添加任務(wù)

　　首先申請一個任務(wù)節(jié)點(diǎn)，實(shí)例化后將節(jié)點(diǎn)加入任務(wù)隊(duì)列，并將當(dāng)前任務(wù)隊(duì)列數(shù)++并通知其他進(jìn)程有新任務(wù)。整個過程加鎖。

int zoey_threadpool_add_task(zoey_threadpool_t *pool, CB_FUN handler, void* argv)
{
  zoey_task_t *task = NULL;
  //申請一個任務(wù)節(jié)點(diǎn)并賦值
  task = (zoey_task_t *)malloc(sizeof(zoey_task_t));
  if (task == NULL){
    return -1;
  }
  task->handler = handler;
  task->argv = argv;
  task->next = NULL;
  if (pthread_mutex_lock(&pool->mutex) != 0){ //加鎖
    free(task);
    return -1;
  }
  do{

    if (pool->tasks.curtasknum >= pool->tasks.maxtasknum){//判斷工作隊(duì)列中的任務(wù)數(shù)是否達(dá)到限制
      break;
    }

    //將任務(wù)節(jié)點(diǎn)尾插到任務(wù)隊(duì)列
    *(pool->tasks.tail) = task;
    pool->tasks.tail = &task->next;
    pool->tasks.curtasknum++;

    //通知阻塞的線程
    if (pthread_cond_signal(&pool->cond) != 0){
      break;
    }
    //解鎖
    pthread_mutex_unlock(&pool->mutex);
    return 0;

  }while(0);
  pthread_mutex_unlock(&pool->mutex);
  free(task);
  return -1;

}

　7.銷毀線程池

　　銷毀線程池其實(shí)也是向任務(wù)隊(duì)列添加任務(wù)，只不過添加的任務(wù)是讓線程退出。z_threadpool_exit_cb函數(shù)會將lock置0后退出線程，lock為0表示此線程

　　已經(jīng)退出，接著退出下一個線程。退出完線程釋放所有資源。

void zoey_threadpool_destroy(zoey_threadpool_t *pool)
{
  unsigned int n = 0;
  volatile unsigned int lock;

  //z_threadpool_exit_cb函數(shù)會使對應(yīng)線程退出
  for (; n < pool->threadnum; n++){
    lock = 1;
    if (zoey_threadpool_add_task(pool, z_threadpool_exit_cb, &lock) != 0){
      return;
    }
    while (lock){
      usleep(1);
    }
  }
  z_thread_mutex_destroy(&pool->mutex);
  z_thread_cond_destroy(&pool->cond);
  z_thread_key_destroy();
  free(pool);
}

　8.增加一個線程

　　很簡單，再生成一個線程以及線程數(shù)++即可。加鎖。

int zoey_thread_add(zoey_threadpool_t *pool)
{
  int ret = 0;
  if (pthread_mutex_lock(&pool->mutex) != 0){
    return -1;
  }
  ret = z_thread_add(pool);
  pthread_mutex_unlock(&pool->mutex);
  return ret;
}

　9.改變?nèi)蝿?wù)隊(duì)列最大任務(wù)限制

　　當(dāng)num=0時(shí)設(shè)置線程數(shù)為無限大。

void zoey_set_max_tasknum(zoey_threadpool_t *pool,unsigned int num)
{
  if (pthread_mutex_lock(&pool->mutex) != 0){
    return -1;
  }
  z_change_maxtask_num(pool, num); //改變最大任務(wù)限制
  pthread_mutex_unlock(&pool->mutex);
}

　　10.使用示例

int main()
{
  int array[10000] = {0};
  int i = 0;
  zoey_threadpool_conf_t conf = {5,0,5}; //實(shí)例化啟動參數(shù)
  zoey_threadpool_t *pool = zoey_threadpool_init(&conf);//初始化線程池
  if (pool == NULL){
    return 0;
  }
  for (; i < 10000; i++){
    array[i] = i;
    if (i == 80){
      zoey_thread_add(pool); //增加線程
      zoey_thread_add(pool);
    }
    
    if (i == 100){
      zoey_set_max_tasknum(pool, 0); //改變最大任務(wù)數(shù)  0為不做上限
    }
    while(1){
      if (zoey_threadpool_add_task(pool, testfun, &array[i]) == 0){
        break;
      }
      printf("error in i = %d\n",i);
    
    }
  }
  zoey_threadpool_destroy(pool);

  while(1){
    sleep(5);
  }
  return 0;
}

　　11.源碼

https://github.com/unlikewashface/zoey_threadpool.git

線程池可以發(fā)揮更多作用，比如可以把連接放到線程池里。nginx的異步加lua的協(xié)程是個非常好的組合，現(xiàn)在有了線程池后，線程池加協(xié)程將是另一個選擇?？偠灾?，如果在保證性能的情況下，讓nginx開發(fā)變得非常簡單，這是非常利好的消息。

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