C++多進程并發(fā)框架FFLIB之Tutorial

作者：知然 2012-08-09 08:56:34

FFLIB框架是為簡化分布式/多進程并發(fā)而生的。它起始于本人嘗試解決工作中經(jīng)常遇到的問題如消息定義、異步、多線程、單元測試、性能優(yōu)化等。

基本介紹可以看這里：

http://www.cnblogs.com/zhiranok/archive/2012/07/30/fflib_framework.html

　　其中之所以特意采用了Broker模式，是吸收了MPI和Erlang的思想。

關(guān)于MPI：http://www.mcs.anl.gov/research/projects/mpi/

關(guān)于Erlang：http://www.erlang.org/

　　FFLIB 目前處于alpha階段，一些有用的功能還需繼續(xù)添加。但是FFLIB一開始就是為了解決實際問題而生。Broker 即可以以獨立進程運行，也可以集成到某個特定的進程中啟動。除了這些，F(xiàn)FLIB中使用epoll實現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)層也***參考價值。網(wǎng)上有一些關(guān)于epoll ET 和 LT的討論，關(guān)于哪種方式更簡單，本人的答案是ET。ET模式下epoll 就是一個完全狀態(tài)機。開發(fā)者只需實現(xiàn)FD的read、write、error 三種狀態(tài)即可。

　　我進一步挖掘FFLIB的功能。寫一篇FFLIB的Tutorial。創(chuàng)建更多的FFLIB使用示例，以此來深入探討FFLIB的意義。在游戲開發(fā)中，或者一些分布式的環(huán)境中，有許多大家熟悉的模式。，本文挑選了如下作為FFLIB示例：

Request/Reply

點對點通訊

阻塞通訊

多播通訊

Map/Reduce

Request/Reply

異步的Request/Reply

　　在FFLIB中所有的消息都是Request和Reply一一對應(yīng)的，默認(rèn)情況下工作在異步模式。假設(shè)如下場景，F(xiàn)lash連入GatewayServer并發(fā)送Login消息包，GatewaServer 解析用戶名密碼，調(diào)用LoginServer 驗證。

首先定義msg:

struct user_login_t 
{ 
    struct in_t: public msg_i 
    { 
        in_t(): 
            msg_i("user_login_t::in_t") 
        {} 
        string encode() 
        { 
            return (init_encoder() << uid << value).get_buff(); 
        } 
        void decode(const string& src_buff_) 
        { 
            init_decoder(src_buff_) >> uid >> value; 
        } 
        long   uid; 
        string value; 
    }; 
    struct out_t: public msg_i 
    { 
        out_t(): 
            msg_i("user_login_t::out_t") 
        {} 
        string encode() 
        { 
            return (init_encoder() << value).get_buff(); 
        } 
        void decode(const string& src_buff_) 
        { 
            init_decoder(src_buff_) >> value; 
        } 
        bool value; 
    }; 
};

LoginServer中如此定義接口：

class login_server_t 
{ 
public: 
    void verify(user_login_t::in_t& in_msg_, rpc_callcack_t<user_login_t::out_t>& cb_) 
    { 
        user_login_t::out_t out; 
        out.value = true; 
        cb_(out); 
    } 
}; 
login_server_t login_server; 
singleton_t<msg_bus_t>::instance().create_service("login_server", 1) 
            .bind_service(&login_server) 
            .reg(&login_server_t::verify);

在GatewayServer中調(diào)用上面接口：

struct lambda_t 
    { 
        static void callback(user_login_t::out_t& msg_, socket_ptr_t socket_) 
        { 
            if (true == msg_.value) 
            { 
                //! socket_->send_msg("login ok"); 
            } 
            else 
            { 
                //! socket_->send_msg("login failed"); 
            } 
        } 
    }; 
    user_login_t::in_t in; 
    in.uid  = 520; 
    in.value = "ILoveYou"; 
    socket_ptr_t flash_socket = NULL;//! TODO 
    singleton_t<msg_bus_t>::instance() 
         .get_service_group("login_server_t") 
        ->get_service(1) 
       ->async_call(in, binder_t::callback(&lambda_t::callback, flash_socket));

如上所示， async_call 可以通過binder_t模板函數(shù)為回調(diào)函綁定參數(shù)。

同步的Request/Reply

　　大部分時候我們期望Reply被異步處理，但有時Reply 必須被首先處理后才能觸發(fā)后續(xù)操作，一般這種情況發(fā)生在程序初始化之時。假設(shè)如下場景，SceneServer啟動時必須從SuperServer中獲取配置，然后才能執(zhí)行加載場景數(shù)據(jù)等后續(xù)初始化操作。

　　首先定義通信的msg：

struct config_t 
{ 
    struct in_t: public msg_i 
    { 
        in_t(): 
            msg_i("config_t::in_t") 
        {} 
        string encode() 
        { 
            return (init_encoder() << server_type << server_id).get_buff(); 
        } 
        void decode(const string& src_buff_) 
        { 
            init_decoder(src_buff_) >> server_type >> server_id; 
        } 
        int server_type; 
        int server_id; 
    }; 
    struct out_t: public msg_i 
    { 
        out_t(): 
            msg_i("config_t::out_t") 
        {} 
        string encode() 
        { 
            return (init_encoder() << value).get_buff(); 
        } 
        void decode(const string& src_buff_) 
        { 
            init_decoder(src_buff_) >> value; 
        } 
        map<string, string> value; 
    }; 
};

如上所示， msg 序列化自動支持map。

　　SuperServer 中定義返回配置的接口：

super_server_t super_server; 
singleton_t<msg_bus_t>::instance().create_service("super_server", 1) 
    .bind_service(&super_server) 
    .reg(&super_server_t::get_config); 
SceneServer 可以如此實現(xiàn)同步Request/Reply: 
rpc_future_t<config_t::out_t> rpc_future; 
config_t::in_t in; 
in.server_type = 1; 
in.server_id   = 1; 
const config_t::out_t& out = rpc_future.call(  singleton_t<msg_bus_t>::instance().get_service_group("super_server") 
        ->get_service(1), in); 
cout << out.value.size() <<"\n"; 
//std::foreach(out.value.begin(), out.value.end(), fuctor_xx);

點對點通訊

　　異步Request/Reply 已經(jīng)能夠解決大部分問題了，但是有時處理Push模式時稍顯吃了。我們知道消息推算有Push 和Poll兩種方式。了解二者：

http://blog.sina.com.cn/s/blog_6617106b0100hrm1.html

　　上面提到的Request/Reply 非常適合poll模式，以上一個獲取配置為例，SuperServer由于定義接口的時候只需知道callback，并不知道SceneServer的具體連接。，所以SuperServer不能向SceneServer Push消息。在FFLIB中并沒有限定某個節(jié)點必須是Client或只能是Service，實際上可以兼有二者的角色。SceneServer 也可以提供接口供SuperServer調(diào)用，這就符合了Push的語義。假設(shè)如下場景，GatewayServer需要在用戶登入時調(diào)用通知SessionServer，而某一時刻SessionServer也可能呢通知GatewayServer 強制某用戶下線。二者互為client和service。大家必須知道，在FFLIB中實現(xiàn)兩個節(jié)點的通信只需知道對方的服務(wù)名稱即可，Broker 在此時實現(xiàn)解耦的作用非常明顯，若要增加對其他節(jié)點的通信，只需通過服務(wù)名稱async_call即可。

　　定義通信的msg：

struct user_online_t 
{ 
    struct in_t: public msg_i 
    { 
        in_t(): 
            msg_i("user_online_t::in_t") 
        {} 
        string encode() 
        { 
            return (init_encoder() << uid).get_buff(); 
        } 
        void decode(const string& src_buff_) 
        { 
            init_decoder(src_buff_) >> uid; 
        } 
        long uid; 
    }; 
    struct out_t: public msg_i 
    { 
        out_t(): 
            msg_i("user_online_t::out_t") 
        {} 
        string encode() 
        { 
            return (init_encoder() << value).get_buff(); 
        } 
        void decode(const string& src_buff_) 
        { 
            init_decoder(src_buff_) >> value; 
        } 
        bool value; 
    }; 
}; 
struct force_user_offline_t 
{ 
    struct in_t: public msg_i 
    { 
        in_t(): 
            msg_i("force_user_offline_t::in_t") 
        {} 
        string encode() 
        { 
            return (init_encoder() << uid).get_buff(); 
        } 
        void decode(const string& src_buff_) 
        { 
            init_decoder(src_buff_) >> uid; 
        } 
       long uid; 
    }; 
    struct out_t: public msg_i 
    { 
        out_t(): 
            msg_i("force_user_offline_t::out_t") 
        {} 
       string encode() 
        { 
            return (init_encoder() << value).get_buff(); 
        } 
        void decode(const string& src_buff_) 
        { 
            init_decoder(src_buff_) >> value; 
        } 
        bool value; 
    }; 
};

GatewayServer 通知SessionServer 用戶上線，并提供強制用戶下線的接口：

class gateway_server_t 
{ 
public: 
    void force_user_offline(force_user_offline_t::in_t& in_msg_, rpc_callcack_t<force_user_offline_t::out_t>& cb_) 
    { 
        //! close user socket 
        force_user_offline_t::out_t out; 
        out.value = true; 
        cb_(out); 
    } 
}; 
gateway_server_t gateway_server; 
singleton_t<msg_bus_t>::instance().create_service("gateway_server", 1) 
            .bind_service(&gateway_server) 
            .reg(&gateway_server_t::force_user_offline); 
user_online_t::in_t in; 
in.uid = 520; 
singleton_t<msg_bus_t>::instance() 
    .get_service_group("session_server") 
    ->get_service(1) 
    ->async_call(in, callback_TODO);

SessionServer 提供用戶上線接口，可能會調(diào)用GatewayServer 的接口強制用戶下線。

class session_server_t 
{ 
public: 
    void user_login(user_online_t::in_t& in_msg_, rpc_callcack_t<user_online_t::out_t>& cb_) 
    { 
        //! close user socket 
        user_online_t::out_t out; 
        out.value = true; 
        cb_(out); 
    } 
}; 
session_server_t session_server; 
singleton_t<msg_bus_t>::instance().create_service("session_server", 1) 
            .bind_service(&session_server) 
            .reg(&session_server_t::user_login); 
force_user_offline_t::in_t in; 
in.uid = 520; 
singleton_t<msg_bus_t>::instance() 
    .get_service_group("gateway_server") 
    ->get_service(1) 
    ->async_call(in, callback_TODO);

多播通信

　　和點對點通信一樣，要實現(xiàn)多播，只需要知道目標(biāo)的服務(wù)名稱。特別提一點的是，F(xiàn)FLIB中有服務(wù)組的概念。比如啟動了多個場景服務(wù)器SceneServer，除了數(shù)據(jù)不同，二者接口完全相同，有可能只是相同進程的不同實例。在FFLIB框架中把這些服務(wù)歸為一個服務(wù)組，然后再為每個實例分配索引id。

　　假設(shè)如下場景，SuperServer 中要實現(xiàn)一個GM接口，通知所有SceneServer 重新加載配置。

　　定義通信的msg：

struct reload_config_t 
 
   struct in_t: public msg_i 
   { 
       in_t(): 
           msg_i("reload_config_t::in_t") 
       {} 
       string encode() 
       { 
           return (init_encoder()).get_buff(); 
       } 
       void decode(const string& src_buff_) 
       { 
           init_decoder(src_buff_); 
       } 
  }; 
   struct out_t: public msg_i 
   { 
      out_t(): 
           msg_i("reload_config_t::out_t") 
       {} 
        string encode() 
       { 
           return (init_encoder() << value).get_buff(); 
       } 
       void decode(const string& src_buff_) 
       { 
           init_decoder(src_buff_) >> value; 
       } 
       bool value; 
   }; 
;

SceneServer 提供重新載入配置接口：

class scene_server_t 
{ 
public: 
    void reload_config(reload_config_t::in_t& in_msg_, rpc_callcack_t<reload_config_t::out_t>& cb_) 
    { 
        //! close user socket 
        reload_config_t::out_t out; 
        out.value = true; 
        cb_(out); 
    } 
}; 
scene_server_t scene_server; 
singleton_t<msg_bus_t>::instance().create_service("scene_server", 1) 
            .bind_service(&scene_server) 
            .reg(&scene_server_t::reload_config);

在SuperServer 中如此實現(xiàn)多播（跟準(zhǔn)確是廣播，大同小異）：

struct lambda_t 
{ 
　　static void reload_config(rpc_service_t* rs_) 
　　{ 
          reload_config_t::in_t in; 
          rs_->async_call(in, callback_TODO); 
　　} 
}; 
singleton_t<msg_bus_t>::instance() 
    .get_service_group("scene_server") 
    ->foreach(&lambda_t::reload_config);

Map/Reduce

　　在游戲中使用Map/reduce 的情形并不多見，本人找到網(wǎng)上最常見的Map/reduce 實例 WordCount。情形如下：有一些文本字符串，統(tǒng)計每個字符出現(xiàn)的次數(shù)。

Map操作，將文本分為多個子文本，分發(fā)給多個Worker 進程進行統(tǒng)計

Reduce 操作，將多組worker 進程計算的結(jié)果匯總

Worker：為文本統(tǒng)計各個字符出現(xiàn)的次數(shù)

定義通信消息：

struct word_count_t 
{ 
    struct in_t: public msg_i 
    { 
        in_t(): 
            msg_i("word_count_t::in_t") 
        {} 
        string encode() 
        { 
            return (init_encoder() << str).get_buff(); 
        } 
        void decode(const string& src_buff_) 
        { 
            init_decoder(src_buff_) >> str; 
        } 
        string str; 
    }; 
    struct out_t: public msg_i 
    { 
        out_t(): 
            msg_i("word_count_t::out_t") 
        {} 
        string encode() 
        { 
            return (init_encoder() << value).get_buff(); 
        } 
        void decode(const string& src_buff_) 
        { 
            init_decoder(src_buff_) >> value; 
        } 
       map<char, int> value; 
    }; 
 
};

定義woker的接口：

class worker_t 
{ 
public: 
    void word_count(word_count_t::in_t& in_msg_, rpc_callcack_t<word_count_t::out_t>& cb_) 
    { 
        //! close user socket 
        word_count_t::out_t out; 
        for (size_t i = 0; i < in_msg_.str.size(); ++i) 
        { 
            map<int, int>::iterator it = out.value.find(in_msg_.str[i]); 
            if (it != out.value.end()) 
            { 
                it->second += 1; 
            } 
            else 
            { 
                out.value[in_msg_.str[i]] = 1; 
            } 
        } 
        cb_(out); 
    } 
}; 
worker_t worker; 
   for (int i = 0; i < 5; ++i) 
    { 
       singleton_t<msg_bus_t>::instance().create_service("worker", 1) 
            .bind_service(&worker) 
            .reg(&worker_t::word_count); 
    }

模擬Map/reduce 操作：

struct lambda_t 
{ 
    static void reduce(word_count_t::out_t& msg_, map<int, int>* result_, size_t* size_) 
    { 
        for (map<int, int>::iterator it = msg_.value.begin(); it != msg_.value.end(); ++it) 
        { 
            map<int, int>::iterator it2 = result_->find(it->first); 
            if (it2 != result_->end()) 
            { 
                it2->second += it->second; 
            } 
            else 
            { 
                (*result_)[it->first] = it->second; 
            } 
        } 
        if (-- size_ == 0) 
        { 
            //reduce end!!!!!!!!!!!!!!!! 
            delete result_; 
            delete size_; 
        } 
    } 
    static void do_map(const char** p, size_t size_) 
    { 
        map<int, int>* result  = new map<int, int>(); 
       size_t*    dest_size   = new size_t(); 
        *dest_size = size_; 
        for (size_t i = 0; i < size_; ++i) 
        { 
            word_count_t::in_t in; 
            in.str = p[i]; 
            singleton_t<msg_bus_t>::instance() 
                .get_service_group("worker") 
                ->get_service(1 + i % singleton_t<msg_bus_t>::instance().get_service_group("worker")->size()) 
               ->async_call(in, binder_t::callback(&lambda_t::reduce, result, dest_size)); 
        } 
    } 
}; 
const char* str_vec[] = {"oh nice", "oh fuck", "oh no", "oh dear", "oh wonderful", "oh bingo"}; 
lambda_t::do_map(str_vec, 6);

總結(jié)：

FFLIB 使進程間通信更容易

source code: https://ffown.googlecode.com/svn/trunk

原文鏈接：http://www.cnblogs.com/zhiranok/archive/2012/08/08/fflib_tutorial.html

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