“

本文主要介绍skynet的设计理念和特点，对于具体实现细节暂不展开。

”

skynet是什么?

“

skynet 是一个为网络游戏服务器设计的轻量框架。但它本身并没有任何为网络游戏业务而特别设计的部分，所以尽可以把它用于其它领域。"

”

skynet设计初衷

“

作为服务器，通常需要同时处理多份类似的业务。例如在网络游戏中，你需要同时向数千个用户提供服务；同时运作上百个副本，计算副本中的战斗、让 NPC 通过 AI 工作起来，等等。在单核年代，我们通常在 CPU 上轮流处理这些业务，给用户造成并行的假象。而现代计算机，则可以配置多达数十个核心，如何充分利用它们并行运作数千个相互独立的业务，是设计 skynet 的初衷。

”

并发编程模型解决方案

因此，skynet提供了一种多核并发的解决方案，充分利用了多核优势。

常见的多核并发解决方案有：多进程，多线程，csp模型，actor模型。接下来简单介绍和对比这四种并发模型。

多进程并发模型

并发实体：进程

进程间通信方式：socket，共享内存，管道，信号量，unix域等。

优点：隔离性好，因为每个进程都有自己独立的进程空间

缺点：统一性差，即数据同步比较麻烦；解决方案（消息队列zeromq解决最终一致性问题，rpc解决强一致性问题，zookeeper解决服务协调的问题）

多线程并发模型

并发实体：线程

线程间通信方式：消息队列，管道，锁等

优点：统一性强，因为线程都在同一个进程内（这里的多线程是指同一进程内的多线程）

缺点：隔离性差，线程间共享了很多资源，并且可以轻易的访问其他线程的私有空间，需要使用锁来进行控制。（锁的类型选择和粒度控制都是比较难的）

csp并发模型

描述两个独立的并发实体通过**共享的通讯 channel(管道)**进行通信的并发模型。

Golang 借用CSP模型仅仅是借用了 process和channel这两个概念来实现自己的并发模型，process是在go语言上的表现就是 goroutine ，也是go并发执行的实体，每个实体之间是通过channel通讯来实现数据共享。（可理解为加强版多线程解决方案）

actor模型

并发实体当然是actor。那么actor是什么呢？其实actor是从语言层面抽象出来的进程概念，erlang是从语言层面来实现actor模型。（可理解为加强版多进程解决方案）

actor模型有以下特点：

• 用于并行计算
• actor是最基本的计算单元
• 基于消息计算
• actor之间相互隔离，通过消息进行沟通

那么skynet也采用了actorr模型，不过，不同于erlang，skynet是通过框架来实现actor模型。skynet使用内存块和lua虚拟机来进行环境隔离，actor之间通过消息队列进行沟通，通过指针传递即可达到通信目的。

那么actor模型有哪些优势呢？我们可以启动上千万个actor并发实体，而进程/线程模型中并发实体个数是有限的。

skynet中actor的隔离与通信

其实actor就是skynet中的服务，服务分为c服务****和lua服务（比如，main.lua就是一个actor），actor的结构组成如下：

• 隔离环境，内存块或lua虚拟机
• 回调函数，用于执行actor，消费消息
• 消息队列，用于存储消息

隔离

对于c服务隔离环境为内存块，lua服务隔离环境为lua虚拟机。

// service_logger.c 
// c服务隔离环境为内存块
struct logger {
 FILE * handle;
 char * filename;
 uint32_t starttime;
 int close;
};

// service_snlua.c 
// lua服务隔离环境为lua虚拟机
struct snlua {
 lua_State * L;
 struct skynet_context * ctx;
 size_t mem;
 size_t mem_report;
 size_t mem_limit;
 lua_State * activeL;
 volatile int trap;
};

// skynet_server.c
// context上下文隔离环境
struct skynet_context {
 void * instance;
 struct skynet_module * mod;
 void * cb_ud;
 skynet_cb cb;
 struct message_queue *queue;
  ...
};

lua一般用来做业务开发（lua服务），c一般实现底层框架以及一些计算密集型的业务（c服务）。**可以将skynet理解为一个简单的操作系统，可以用来调度数千个lua虚拟机（进程），让他们并行工作。**每个lua虚拟机都可以接收其他虚拟机发送过来的消息，以及对其他虚拟机发送消息。

通信

skynet中actor的运行和通信都通过消息来驱动：

• 全局消息队列：存储有消息的actor消息队列指针
• actor消息队列：存储专属actor的消息队列

如下图：

skynet_msg

工作流程：

• 从全局消息队列中取出actor消息队列，（这一步需要加锁，采用自旋锁，尽可能不让worker线程休眠，榨干cpu）
• 从actor消息队列中取出消息，并通过回调函数处理（消费actor中的消息）；因此不用担心一个服务同时被多个线程处理，即单个服务的执行，不存在并发，也即线程安全。
• 如果actor消息队列还有消息，将actor消息队列放入全局消息队列的队尾，起到公平调度。

消息生产方式主要为：

• actor之间通信产生；
• 网络中产生
• 定时器产生

消息的消费方式只有一种：，通过回调函数进行消费。

因为actor之间通信直接通过指针传递，因此服务间的通信非常高效。

注意：actor之间发送消息是不需要唤醒worker条件变量的，因为actor之间发送消息，则至少有一个worker线程在工作。

skynet每个服务均有一个协程池，lua服务收到消息时，会优先去池子里取一个协程出来，即，就视为收到一个消息，就创建一个协程吧

skynet中的线程

• timer线程：运行定时器
• socket线程，进行网络数据的收发
• worker线程：负责对消息队列进行调度
• monitor线程：用于检测节点内的消息是否堵住

线程创建

// skynet_start.c
// skynet启动是会创建以上四种线程
static void
start(int thread) {
 ...
 create_thread(&pid[0], thread_monitor, m);  // monitor线程
 create_thread(&pid[1], thread_timer, m);  // timer线程
 create_thread(&pid[2], thread_socket, m);  // socket线程
 // 根据权重创建worker线程
 static int weight[] = { 
  -1, -1, -1, -1, 0, 0, 0, 0,
  1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 
  2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 
  3, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 3, };
 struct worker_parm wp[thread];
 for (i=0;i<thread;i++) {
  wp[i].m = m;
  wp[i].id = i;
  if (i < sizeof(weight)/sizeof(weight[0])) {
   wp[i].weight= weight[i];
  } else {
   wp[i].weight = 0;
  }
  create_thread(&pid[i+3], thread_worker, &wp[i]);
 }
}

线程间使用管道进行通信。其中socket线程和worker线程通过pipe进行通信。

服务模块将数据，通过socket发送给客户端时，并非将数据写入消息队列，通过pipe从worker线程发送给socket线程，并交由socket转发。

skynet作为游戏服务器时，我们编写的不同的业务逻辑，独立运行在不同的上下文环境，并且能通过某种方式，相互协作，共同服务于玩家。

skynet 业务是由lua来开发，与底层沟通以及计算密集的都需要用c。

skynet向epoll进行注册：connected, clients, listened, pipe读端（worker线程往管道写端写数据，socket线程在管道读端读数据）

skynet中内存分配采用jemalloc。

以上，是为一个初学者对skynet的理解。

参考

skynet Wiki：https://github.com/cloudwu/skynet/wiki

云风BLOG：https://blog.codingnow.com/2012/09/the_design_of_skynet.html

skynet源码欣赏：https://manistein.github.io/blog/post/server/skynet/skynet%E6%BA%90%E7%A0%81%E8%B5%8F%E6%9E%90/

Golang CSP：https://www.jianshu.com/p/36e246c6153d