accept驚群研究

一：驚群的定義

驚群是多程序多執行緒程式設計中的乙個常見問題，就是當多個程序和執行緒在同時阻塞等待同乙個事件時，如果這個事件發生，會喚醒所有的程序，但最終只可能有乙個程序/執行緒對該事件進行處理，其他程序/執行緒會在失敗後重新休眠，這種效能浪費就是驚群。

二：accept驚群

在使用多程序處理客戶端-伺服器連線時，往往會出現驚群現象，即在主程序listen之後呼叫fork建立多個子程序之後，這些子程序由於等待客戶端的connect鏈結而處於睡眠狀態，而每次只有乙個鏈結進入，核心會所有的子程序來處理，往往只有乙個程序能夠獲得鏈結，而且他的子程序又要重新回到睡眠狀態。

以前舊版本的linux沒有解決accept驚群，目前的linux已經解決了accept驚群。下面展示實驗部分內容。

server.c檔案如下所示：

#include

#define process_num 3

int main()

} } int status;

wait(&status);

return 0;

}為了簡單起見，主程序只建立兩三個子程序，共三個子程序來處理客戶端鏈結。

client.c檔案如下所示：

#include

int main(int argc, char *argv)

if( argc > 2 ) //函式傳參，可以更改伺服器的埠號

int sockfd;

sockfd = socket(af_inet, sock_stream, 0);// 建立通訊端點：套接字

if(sockfd < 0)

// 設定伺服器位址結構體

struct sockaddr_in server_addr;

bzero(&server_addr,sizeof(server_addr)); // 初始化伺服器位址

server_addr.sin_family = af_inet; // ipv4

server_addr.sin_port = htons(port); // 埠

inet_pton(af_inet, server_ip, &server_addr.sin_addr.s_addr); // ip

// 主動連線伺服器

int err_log = connect(sockfd, (struct sockaddr*)&server_addr, sizeof(server_addr));

if(err_log != 0)

char send_buf[512] = ;

printf("send data to %s:%d\n",server_ip,port);

while(1)

close(sockfd);

return 0;

}接下來編譯執行server，然後使用ps –ef|grep ./server觀察

jack 4341 4340 0 05:36 pts/6 00:00:00 ./server

jack 4342 4340 0 05:36 pts/6 00:00:00 ./server

jack 4343 4340 0 05:36 pts/6 00:00:00 ./server

接下來觀察 /proc/[pid]/status目錄下的內容結果如下所示：

pidvoluntary_ctxt_switches

nonvoluntary_ctxt_switches

43411 0

43421 0

43431 0

其中voluntary_ctxt_switches 代表主動放棄cpu的次數，nonvoluntary_ctxt_switches: 代表被動放棄cpu的次數，接著執行./client，在./server終端中出現process 4341 accept success!然後重新觀察/proc/[pid]/status目錄，結果如下：

pidvoluntary_ctxt_switches

nonvoluntary_ctxt_switches

43412 0

43421 0

43431 0

結果表明只有4341號程序獲得了一次cpu，並且處理了connect之後又主動放棄了cpu，其餘子程序仍然處於睡眠狀態，並未發生上下文切換。

目前核心解決了accept的驚群問題，並未解決epoll驚群，該部落格**有epoll驚群原始碼，和為何不解決epoll驚群的原因。大家可以按照上述方法去驗證一下epoll驚群。

三核心如何解決accept驚群

因為涉及到核心，水平有限，不能進行實驗驗證。只能從原理上大概分析一下。

通常情況下，我們首先能想到的就是進行加鎖操作，這樣一來，獲得鎖的程序阻塞與accept呼叫，而未獲得鎖的程序阻塞於鎖的獲取。這樣可以有一定的效能提高，但是當unlock()，釋放鎖之後，同樣會面臨鎖的爭搶，也會出現驚群現象。

核心開發者增加了乙個「互斥等待」選項。乙個互斥等待的行為與睡眠基本類似，主要的不同點在於：

1）當乙個等待佇列入口有 wq_flag_excluseve 標誌置位, 它被新增到等待佇列的尾部. 沒有這個標誌的入口項, 相反, 新增到開始.

2）當 wake_up 被在乙個等待佇列上呼叫時, 它在喚醒第乙個有 wq_flag_exclusive 標誌的程序後停止。

也就是說，對於互斥等待的行為，比如如對乙個listen後的socket描述符，多執行緒阻塞accept時，系統核心只會喚醒所有正在等待此時間的佇列的第乙個，佇列中的其他人則繼續等待下一次事件的發生，這樣就避免的多個執行緒同時監聽同乙個socket描述符時的驚群問題。

其實驚群的根本原因在於資源競爭，假如核心可以將資源競爭改為資源分配，這樣核心就有了主動權，驚群問題就可以得到緩解。一般的設計可以在父程序中進行accept呼叫，然後將已連線套接字傳遞給某個子程序。

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accpet驚群和epoll驚群現象

epoll 群驚現象

epoll驚群測試

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