nginx线程池源码分析
周末看了nginx线程池部分的代码，顺手照抄了一遍，写成了自己的版本。实现上某些地方还是有差异的，不过基本结构全部摘抄。
在这里分享一下。如果你看懂了我的版本，也就证明你看懂了nginx的线程池。
本文只列出了关键数据结构和API，重在理解nginx线程池设计思路。完整代码在最后的链接里。
1.任务节点
typedef void (*CB_FUN)(void *);
//任务结构体
typedef struct task
{
void *argv; //任务函数的参数（任务执行结束前，要保证参数地址有效）
CB_FUN handler; //任务函数（返回值必须为0 非0值用作增加线程，和销毁线程池）
struct task *next; //任务链指针
}zoey_task_t;
handler为函数指针，是实际的任务函数，argv为该函数的参数，next指向下一个任务。
2.任务队列
typedef struct task_queue
{
zoey_task_t *head; //队列头
zoey_task_t **tail; //队列尾
unsigned int maxtasknum; //最大任务限制
unsigned int curtasknum; //当前任务数
}zoey_task_queue_t;
head为任务队列头指针，tail为任务队列尾指针，maxtasknum为队列最大任务数限制，curtasknum为队列当前任务数。
3.线程池
typedef struct threadpool
{
pthread_mutex_t mutex; //互斥锁
pthread_cond_t cond; //条件锁
zoey_task_queue_t tasks;//任务队列
unsigned int threadnum; //线程数
unsigned int thread_stack_size; //线程堆栈大小
}zoey_threadpool_t;
mutex为互斥锁 cond为条件锁。mutex和cond共同保证线程池任务的互斥领取或者添加。
tasks指向任务队列。
threadnum为线程池的线程数
thread_stack_size为线程堆栈大小
4.启动配置
//配置参数
typedef struct threadpool_conf
{
unsigned int threadnum; //线程数
unsigned int thread_stack_size;//线程堆栈大小
unsigned int maxtasknum;//最大任务限制
}zoey_threadpool_conf_t;
启动配置结构体是初始化线程池时的一些参数。
5.初始化线程池
首先检查参数是否合法，然后初始化mutex，cond，key（pthread_key_t）。key用来读写线程全局变量，此全局变量控制线程是否退出。
最后创建线程。
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){ //检查参数是否合法
break;
}
pool = (zoey_threadpool_t *)malloc(sizeof(zoey_threadpool_t));//申请线程池句柄
if (pool == NULL){
break;
}
//初始化线程池基本参数
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){//创建一个pthread_key_t，用以访问线程全局变量。
free(pool);
break;
}
if (z_thread_mutex_create(&pool->mutex) != 0){ //初始化互斥锁
z_thread_key_destroy();
free(pool);
break;
}
if (z_thread_cond_create(&pool->cond) != 0){ //初始化条件锁
z_thread_key_destroy();
z_thread_mutex_destroy(&pool->mutex);
free(pool);
break;
}
if (z_threadpool_create(pool) != 0){ //创建线程池
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.添加任务
首先申请一个任务节点，实例化后将节点加入任务队列，并将当前任务队列数++并通知其他进程有新任务。整个过程加锁。
int zoey_threadpool_add_task(zoey_threadpool_t *pool, CB_FUN handler, void* argv)
{
zoey_task_t *task = NULL;
//申请一个任务节点并赋值
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){ //加锁
free(task);
return -1;
}
do{
if (pool->tasks.curtasknum >= pool->tasks.maxtasknum){//判断工作队列中的任务数是否达到限制
break;
}
//将任务节点尾插到任务队列
*(pool->tasks.tail) = task;
pool->tasks.tail = &task->next;
pool->tasks.curtasknum++;
//通知阻塞的线程
if (pthread_cond_signal(&pool->cond) != 0){
break;
}
//解锁
pthread_mutex_unlock(&pool->mutex);
return 0;
}while(0);
pthread_mutex_unlock(&pool->mutex);
free(task);
return -1;
}
7.销毁线程池
销毁线程池其实也是向任务队列添加任务，只不过添加的任务是让线程退出。z_threadpool_exit_cb函数会将lock置0后退出线程，lock为0表示此线程
已经退出，接着退出下一个线程。退出完线程释放所有资源。
void zoey_threadpool_destroy(zoey_threadpool_t *pool)
{
unsigned int n = 0;
volatile unsigned int lock;
//z_threadpool_exit_cb函数会使对应线程退出
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.增加一个线程
很简单，再生成一个线程以及线程数++即可。加锁。
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.改变任务队列最大任务限制
当num=0时设置线程数为无限大。
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); //改变最大任务限制
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}; //实例化启动参数
zoey_threadpool_t *pool = zoey_threadpool_init(&conf);//初始化线程池
if (pool == NULL){
return 0;
}
for (; i < 10000; i++){
array[i] = i;
if (i == 80){
zoey_thread_add(pool); //增加线程
zoey_thread_add(pool);
}
if (i == 100){
zoey_set_max_tasknum(pool, 0); //改变最大任务数 0为不做上限
}
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.源码
https://github.com/unlikewashface/zoey_threadpool.git
线程池可以发挥更多作用，比如可以把连接放到线程池里。nginx的异步加lua的协程是个非常好的组合，现在有了线程池后，线程池加协程将是另一个选择。总而言之，如果在保证性能的情况下，让nginx开发变得非常简单，这是非常利好的消息。
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本文标题：nginx线程池源码分析
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