高并发服务器-连接池的设计
高并发服务器需要有一些池的设计,如内存池,连接池,数据库连接池。
池(pool)的设计主要考虑到一些资源的频繁申请和释放,尤其是在高并发的服务器中,几万甚至几十万并发每秒,设计人员不得不去考虑这些。
比如数据库连接池(sql pool),是通过TCP来通信的,属于IO类,有一定的延时,在高并发系统中频繁的创建会严重影响系统性能。
内存( mem )的分配是要涉及锁( mutex )的,有锁就会有延时,因此可以在开始申请一大块内存,后面进行分配与释放,来节省锁开销。
服务器的连接处理不仅仅涉及内存,还涉及到一些属性的赋值,这些是要占用CPU时间的,如果在一开始就创建大量的连接,就方便以后复用了。
下面我以数据库连接池为例,先定义连接的结构:
- typedef struct tst_sql_s tst_sql_t;
- struct tst_sql_s{
- MYSQL *sql;
- tst_sql_t *next;
- tst_sql_t *prev;
- };
现实开发中,我发现有些喜欢用( free-busi ) 模式来设计池。
- struct tst_sql_pool_s
- {
- tst_sql_t *free_sql;
- tst_sql_t *busi_sql;
- …
- };
- tst_sql_t* tst_sql_pool_get( tst_sql_pool_t* pool )
- {
- tst_sql_t *sql;
- if( !pool ){
- return 0;
- }
- sql = pool->free_sql;
- if( !sql ){
- return 0;
- }
- pool->free_sql = sql->next;
- sql->next = pool->busi_sql;
- sql->prev = 0;
- if( pool->busi_sql ){
- pool->busi_sql->prev = sql;
- }
- pool->busi_sql = sql;
- return sql;
- }
- int tst_sql_pool_put( tst_sql_pool_t* pool, tst_sql_t* sql )
- {
- if( !pool || !sql ){
- return 0;
- }
- if( sql->prev ){
- sql->prev->next = sql->next;
- }
- else{
- pool->busi_sql = sql->next;
- }
- if( sql->next ){
- sql->next->prev = sql->prev;
- }
- sql->next = pool->free_sql;
- pool->free_sql = sql;
- return 0;
- }
基本就完成了池的管理了,但是我们也可以看出来这个判断其实很麻烦,有没有不用这么麻烦的呢。
从上面的函数也可以看出,麻烦主要在 busi 池上,free池的处理其实挺简单的,于是就有了下面的设计:
连接池只存放空闲连接,不在保存连接的状态,而应该把状态的分别交给管理函数。
下面我们以连接池举例
我重新设计了连接池的结构:
- typedef struct tst_conn_s tst_conn_t;
- typedef struct tst_conn_pool_s tst_conn_pool_t;
- struct tst_conn_s
- {
- int fd;
- ……..
- ……..
- tst_conn_t* next;
- };
- struct tst_conn_pool_s
- {
- ………
- ……….
- tst_conn_t* conns;
- };
池的管理函数:
- tst_conn_t* tst_conn_pool_get( tst_conn_pool_t* pool )
- {
- tst_conn_t* conn;
- if( !pool ){
- return 0;
- }
- conn = pool->conns;
- if( !conn ){
- return 0;
- }
- pool->conns = conn->next;
- return conn;
- }
- #define TST_CONN_POOL_ERROR -1
- #define TST_CONN_POOL_OK 0
- int tst_conn_pool_put( tst_conn_pool_t* pool, tst_conn_t* conn )
- {
- if( !pool || !conn ){
- return TST_CONN_POOL_ERROR;
- }
- conn->next = pool->conns;
- pool->conns = conn;
- return TST_CONN_POOL_OK;
- }
这样,就起到了连接池的分配与回收的功能。
一般在设计上提高模块的透明性和降低耦合,我会把池的管理放在模块内部,对外只提供一致性接口:
- #define TST_CONN_POOL_ERROR -1
- #define TST_CONN_POOL_OK 0
- tst_conn_t* tst_conn_get();
- int tst_conn_free( tst_conn_t* conn );
模块内部用一个全局的池,在模块内统一的管理。