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envoy源码阅读之线程模型

envoy源码阅读之线程模型

作者: fstMoon | 来源:发表于2019-03-26 13:19 被阅读0次

    background

    envoy底层使用libevent构建网络IO处理流程。同步代码转换成event based model需要在遇到IO的时候拆分成callback的形式,基本上切换到不同IO对象时都会进行callback切换,很容易形成callback hell,对于开发者来说是件比较痛苦的事情。所以golang这种自带协程的语言,即有开发上的便捷,又能享受性能上的提升,作为后端服务开发大大提高了效率。

    但是作为proxy,内存分配回收频率是非常大的,作为关键路径上的核心组件,如果有GC对系统影响还是比较大的,使用c++是最合适的语言。

    envoy使用absl作为基本的c++ library,是google开源c++项目的base library,之前看webrtc源码时也有看到。

    thread model

    envoy由一个main thread、一些(cpu核数个或通过concurrency参数指定)worker thread、辅助线程(file flush)组成。
    每个线程拥有自己独立的dispatcher loop,互相之间不干扰,独立运行。代码逻辑写起来很简单,基本不需要考虑加锁的事情。

    thread loop

    使用libevent中的event_base作为最底层的event scheduler
    代码在 source/common/event/dispatcher_impl.h。 可以看到post是线程安全的。

    void DispatcherImpl::run(RunType type) {
      run_tid_ = api_.threadFactory().currentThreadId();
    
      // Flush all post callbacks before we run the event loop. We do this because there are post
      // callbacks that have to get run before the initial event loop starts running. libevent does
      // not guarantee that events are run in any particular order. So even if we post() and call
      // event_base_once() before some other event, the other event might get called first.
      runPostCallbacks();
    
      if (type == RunType::NonBlock) {
        base_scheduler_.nonBlockingLoop();
      } else {
        base_scheduler_.blockingLoop();
      }
    }
    

    在event based model实现中会使用大量的callback引用其它对象,如果直接删除,可能会在callback中使用导致core dump。DispatcherImpl中添加了deferredDelete接口延迟对象的删除,deferred_delete_timer_ enable之后会在下次event loop中进行真正的删除。

    main thread的dispatcher_在source/server/server.cc中InstanceImpl constructor中建立。listener_manager_初始化时新建options().concurrency()个worker,每个worker有自己独立的dispatcher。

    //source/server/worker_impl.cc
    WorkerPtr ProdWorkerFactory::createWorker(OverloadManager& overload_manager) {
      Event::DispatcherPtr dispatcher(api_.allocateDispatcher());
      return WorkerPtr{new WorkerImpl(
          tls_, hooks_, std::move(dispatcher),
          Network::ConnectionHandlerPtr{new ConnectionHandlerImpl(ENVOY_LOGGER(), *dispatcher)},
          overload_manager, api_)};
    }
    

    InstanceImpl run()时listener_manager_ startWorkers()把所有的listener添加到worker中。

    WorkImpl start()时会创建真正的thread。

    // source/server/worker_impl.cc
    void WorkerImpl::start(GuardDog& guard_dog) {
      ASSERT(!thread_);
      thread_ =
          api_.threadFactory().createThread([this, &guard_dog]() -> void { threadRoutine(guard_dog); });
    }
    

    多线程服务是很容易产生死锁的。在这种event based的thread loop中,所有event的callback都是由dispatcher处理的,在dispatcher中添加一个timer以一定间隔不停地更新touch_time,由另外的线程检测touch_time是否过期,即可检测程序是否发生了死锁或死循环。

    inter thread communication

    如thread loop一节中所述,dispatcher的post是加锁的,通过post将callback放到其它线程的dispatcher待执行列表中,在dispatcher所在线程的loop中真正被执行。

    通过timer来触发post list func的执行

    ListenerManagerImpl::addListenerToWorker中通过回调中调用post,在main thread中完成listener统计及其它工作。

    threadlocal也使用post完成thread_local_data_的link、remove、update等。

    thread local storage

    实现在source/common/thread_local/thread_local_impl.*中。分配了一个slot vector。

    参考

    https://blog.envoyproxy.io/envoy-threading-model-a8d44b922310

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