文章目录

一、基本设计思路
二、实现细节
三、总结

作为rpc服务器，在启动过后，最主要的一个过程就是收到请求后的处理，而这就牵涉到一个网络编程相关最基本的部分：如何有效地处理socket传过来地数据，这篇文章就来详细聊一聊brpc是怎么处理收到的请求的。

一、基本设计思路

作为服务器，业界最典型的实现就是区分I/O线程和工作线程，一个或多个I/O线程负责从socket读取数据放入一个队列，然后一堆worker线程来从队列里取数据并处理，或者I/O线程读完数据直接交给worker，此类严格区分I/O线程和worker线程的机制会有几种典型的问题：

1.一个I/O线程同时只能读取一个fd，I/O线程通常只有一个或者几个，如果某个fd上数据量很大，读取很耗时会容易导致其他fd数据的阻塞。
2.如果要操作队列会产生竞争，高并发的时候严重影响性能。
3.当前主流的多核cpu机制下，各个核之间进行cache同步是微妙级的，并不是很快，容易出现cache bouncing，I/O线程将任务交给worker涉及到跨核，效率不是很高，之间的同样cpu缓存到内存之间交换数据也比较慢。

和很多rpc框架不同，brpc有一套独特的机制来解决上述问题，总的来说就是，不区分I/O线程和worker线程，通过全局的EventDispatcher来负责监听fd上的事件，如果fd上已经有bthread在处理了直接返回，否则启动一个bthread处理，被EventDispatcher启动的bthread负责读取fd上的消息，每读到一条就启动bthread去处理，最后一条原地执行，直到读完为止，因为EventDispatcher本身既不负责读消息也不负责处理消息，自身吞吐量可以做得很大，fd间和fd内的消息都能获得并发，所有线程都是wait-free的，这使得brpc在高负载时仍能及时处理不同来源的消息。下面就结合源码详细阐述相关机制。

二、实现细节

在上篇文章里已经介绍过了，服务器启动后会由EventDispatcher监听epoll事件，作为服务器，收到一个新连接属于epoll_in事件，会调用Socket::StartInputEvent进行处理。StartInputEvent函数如下：

StartInputEvent函数里，首先是调用Address方法根据SocketId获取socket s，因为一个fd上会不断地发生事件，socket类里面设置了一个butil::atomic _nevent变量，用来保证对于一个fd，同时只会有一个bthread在处理，当收到事件时，EventDispatcher给nevent加1，只有当加1前的值是0时启动一个bthread处理对应fd上的数据，前值不为0说明已经有bthread在处理该fd上的数据了，可以直接返回，因为正在处理的bthread会一直读下去。总的来说StartInputEvent仅仅是负责判断发生事件的fd上有没有bthread在处理了，没有就原地启动一个，有就直接返回，注意调用的是bthread_start_urgent，这个函数启动bthread会让出当前bthread，也就是官方文档所说的，“EventDispatcher把所在的pthread让给了新建的bthread，使其有更好的cache locality，可以尽快地读取fd上的数据”，不需要pthread切换对性能有帮助”。如果因为某些原因bthread_start_urgent启动失败，则原地执行ProcessEvent兜底。

调用的ProcessEvent如下：

也就是执行socket 里的_on_edge_triggered_events，对于目前收到新连接请求的情况，事件发生在监听端口上，对应的_on_edge_triggered_events是上篇文章提到的StartAccept里赋值的OnNewConnection，也就是来了新连接要调用的回调函数

OnNewConnections内部调用OnNewConnectionsUntilEAGAIN函数，OnNewConnectionsUntilEAGAIN核心如下：

首先accept监听fd来得到clinet fd

然后调用Create新建一个socket来具体处理本次新连接的后续消息，在里面添加了一个新的epoll_in 事件，注册的处理函数是InputMessenger::OnNewMessages，注意和前面的OnNewConnections对比，前面是处理新连接，这个是新连接处理后来处理新连接上的新消息。在InputMessenger::OnNewMessages函数里面，核心是读取消息然后交由相应协议的处理函数，进而调用用户服务里的实际业务函数。

对于clinet fd上收到的epoll_in事件，入口仍然是StartInputEvent，只不过随后的ProcessEvent调用的处理函数是InputMessenger::OnNewMessages，核心部分代码如下：

一直读取直到读完。

做一次读取

messenger是InputMessenger对象，负责从fd上切割和处理消息。上篇文章介绍了brpc的自定义协议，每个协议其中最重要的就是ParseXXXmessage和ProcessXXX，分别对应处理消息的两个基本步骤，Parse和Process，Parse一般是把消息从二进制流上切割下来，运行时间较固定；Process则是进一步解析消息(比如反序列化为protobuf)后调用用户回调，时间不确定。因为brpc是支持单端口多协议的，因此InputMessenger会逐一尝试用户指定的种协议的回调，当某一个Parse成功切割下一个消息后，调用对应的ProcessXXX。由于一个连接上往往只有一种消息格式，InputMessenger会记录下上次的选择，而避免每次都重复尝试。

QueueMessage是启动一个bthread执行ProcessInputMessage来处理一个msg。若连续从某个fd读取出n个消息(n > 1)，InputMessenger会启动n-1个bthread分别处理前n-1个消息，最后一个消息则会在原地被Process。
根据handler里的解析器处理消息得到解析后的结果
ProcessInputMessage如下，调用的是msg->_process，也就是对应协议的process_request来处理cut下来的message：

这里实现的关键就是last_msg，定义如下，是一个自定义deleter的unique_ptr：

每次循环都会去执行对last_msg的处理，如果last_msg非null，则新启一个bthread去处理，在第一次循环，也就是处理第一个msg的时候，last_msg为null，随后的每一次循环都会先调用QueueMessage处理last_msg，

随后last_msg置成这次循环的msg，待下次循环处理，分别会对msg->_process （消息处理函数）和msg->_arg 赋值供后续上述ProcessInputMessage调用

所以最后一次循环完了后还剩一个last_msg没有处理，怎么办呢，last_msg的deleter是RunlastMessage，如下:

RunlastMessage跟queueMessage一样都是调用的ProcessInputMessage，析构的时候会自动调用deleter，从而实现最后一个msg原地调用。
Msg->_process是对应协议的process_request请求处理函数，其中最终会调用用户函数，以http协议为例，Msg->_proces指向的是协议注册时我们看到的ProcessHttpRequest，

可以看到msg作为参数进来后，通过msg->arg()拿到了指向server的指针，msg->arg()返回的就是msg->_arg，前面图里可以看到msg->_arg 所赋予的是handler 的arg，回忆一下，handler 的arg其实就是所启动的server的指针，是在BuildAcceptor()里面添加各种handler的时候赋值的：

ProcessHttpRequest核心处理部分如下：
先拿到MethodProperty sp

得到service和method

调用业务代码，比如echo示例：

具体的打包发送则是通过调用done->Run()，在推荐用法里，由RAII机制保证，也就是上图的done_guard。

三、总结

brpc在处理接收到的请求的时候，不区分io线程核worker线程，二是利用EventDispatcher基于边缘触发的epoll做event的分发，这样并发可以做得很大，具体的消息切割、协议相关的请求处理、以及后续的用户逻辑均交由独立的bthread来处理，实现了wait-free，不用担心某个请求io耗时过大造成批量IO阻塞，也没有生产者消费者队列所带来的瓶颈。并且是让出当前pthread的方式进行调度，保证了cache locality。以上消息处理上的优势也是brpc高性能的基石之一。

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