Mosquito的优化——其他优化（九）

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9.1、空闲空间管理机制优化

Mosquito原始版本程序中，有新的连接进来时，需要扫描整个context，查找一个空闲的位置以存放新连接产生的context，如果找不到空闲位置，则使用realloc再扩充一个context的位置。这种操作方式有两点非常低效：

1）扫描context，每次有新连接进来的时候都要扫描context数组以查找一个空闲的context位置；

2）当前context数组中不没有空闲的contxt时，只用realloc扩充1个位置；

针对上述两个造成低效的原因，将采用以下两种对应的方式进行优化：

1）针对全扫描context数组的问题，将增加一个动态数组，用以保存当前所有空闲context的索引，当有新连接进来时直接从该动态数组中获取，而不需要每次都扫描全部的context数组；

2）针对realloc只扩充一个context位置的问题，修改为每次context空间不够用时，将调用realloc申请一批（例如1000个）context的位置，然后将这些空闲位置的索引放入动态数组中。

9.2、消息发送机制优化

9.2.1 优化原因

Mosquitto原始版本的消息发送机制中将消息的接收和转发分开处理，其顺序为：

1）在mosquitto_main_loop函数中根据poll返回的结果，如果一个就绪的socket是向某个主题发送消息，则搜索所有的订阅树，查找订阅了该主题的所有的订阅列表，并将该消息挂到订阅列表中每个context的消息队列中，此时，消息并未发送到订阅者。

2）在函数mosquitto_main_loop中集中扫描所有的context并发送消息：如果其消息队列不空，则将消息队列中的消息发送出去。

这种消息发送机制的优点是逻辑清晰，但其效率非常低，因为每次消息发送时都需要扫描所有的context，才能确定哪些context有消息发送，哪些没有。

9.2.2 优化方法

针对mosquitto消息发送机制中需要全扫描所有context造成的低效问题，本次优化将增加一个hash表，该hash表将保存所有带消息的context，在消息发送时只扫描这个hash中的context即可，而不需要扫描全部的context，进而提升系统的运行效率，具体操作为：

1）定义一个hash表，该表中每个结构包括一个socket和一个该socket对应的context，此表用于存放所有消息队列不空的context。

2）将消息队列不空的context放入hash表，此过程在对epoll返回结果的处理中完成。该过程像poll一样，需要先搜索订阅树，查询订阅了该主题的所有订阅列表，并将消息挂到订阅列表的每个context中，如果该context未再hash表中，则将其加入hash表。

3）发送消息，遍历hash表，将hash表中context的消息发送出去。

原来的mosquitto程序中，当有消息发送时，需要查询订阅树，找到对应主题的订阅列表，然后将消息挂到订阅列表中的每个context中，当客户端数量非常大时，每次发送消息查询订阅树都会花费一定时间，造成资源的严重浪费。

针对上述消息发送机制的问题，采用hash表存储topic到订阅列表的映射，在消息发送时只需要根据topic查找hash表，不需查找订阅树，从而减少系统资源的消耗。

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