Skynet：特性收集

　　基于云风的 blog，收集 skynet 的特性以便将来在代码中一一验证。

　　“ ... ” 部分节选自云风的 BLOG。

1. 基于 Erlang-Actor 模式的 C 实现

　　“把一个符合规范的 C 模块，从动态库（so 文件）中启动起来，绑定一个永不重复（即使模块退出）的数字 id 做为其 handle 。模块被称为服务（Service），服务间可以自由发送消息。每个模块可以向 Skynet 框架注册一个 callback 函数，用来接收发给它的消息。每个服务都是被一个个消息包驱动，当没有包到来的时候，它们就会处于挂起状态，对 CPU 资源零消耗。如果需要自主逻辑，则可以利用 Skynet 系统提供的 timeout 消息，定期触发。”

　　“Skynet 原则上主张所有的服务都在同一个 OS 进程中协作完成。Skynet 只负责把一个数据包从一个服务内发送出去，让同一进程内的另一个服务收到，调用对应的 callback 函数处理。它保证，模块的初始化过程，每个独立的 callback 调用，都是相互线程安全的。”

2. skynet 不予解决的问题

　　“Skynet 的消息传递都是单向的，以数据包为单位传递的。并没有定义出类似 TCP 连接的概念。也没有约定 RPC 调用的协议。不规定数据包的编码方式，没有提供一致的复杂数据结构的列集 API 。”

3. 服务间通信的优化

　　如果有必要，数据包在处理过程中可以实现零拷贝：“Skynet  并不关心数据包是怎样被打包的。它仅仅是把数据包的指针，以及你声称的数据包长度（并不一定是真实长度）传递出去。由于服务都是在同一个进程内，接收方取得这个指针后，就可以直接处理其引用的数据了。”

　　当然，绝大多数应用场景应该有必要采用另外一种方案：“Skynet 推荐的是一种更可靠，性能略低的方案：它约定，每个服务发送出去的包都是复制到用 malloc 分配出来的连续内存。接收方在处理完这个数据块（在处理的 callback 函数调用完毕）后，会默认调用 free 函数释放掉所占的内存。”，这样至少是直接访问内存，而不是用消息通讯的方式。

　　服务间通信 session：服务内对其他不同服务回调的区分；type：消息类型；

4. 进程间通信：

　　“单个 skynet 进程内的服务数量被 handle 数量限制。handle 也就是每个服务的地址，在接口上看用的是一个 32 位整数。但实际上单个服务中 handle 的最终限制在 24bit 内，也就是 16M 个。高 8 位是保留给集群间通讯用的。我们最终允许 255 个 skynet 节点部署在不同的机器上协作。每个 skynet 节点有不同的 id 。这里被称为 harbor id 。”

　　“每个消息包产生的时候，skynet 框架会把自己的 harbor id 编码到源地址的高 8 位。这样，系统内所有的服务模块，都有不同的地址了。从数字地址，可以轻易识别出，这个消息是远程消息，还是本地消息。”

　　“所有的消息包在发送时，skynet 识别出这是一个远程消息包时，都会把它转发到 harbor 服务内。harbor 服务会建立 tcp 连接到所有它认识的其它 skynet 节点内的 harbor 服务上。”

　　“skynet 目前支持一个全局名字服务，可以把一个消息包发送到特定名字的服务上。这个服务不必存在于当前 skynet 节点中。这样，我们就需要一个机构能够同步这些全局名字。为此，我实现了一个叫做 master 的服务。它的作用就是广播同步所有的全局名字，以及加入进来的 skynet 节点的地址。”

5. 服务间广播：

　　广播包引用计数：“skynet 会识别消息的 type 是否为 PTYPE_MULTICAST ，然后有不同的生命期管理策略，并把组播包交给组播服务处理。”

　　“组播服务并不解决分熟在不同集群节点上的服务归组的问题。即，每个分组内的成员都必须在同一系统进程内。这可以极大的简化设计。用户可以让不同的服务 handle 归属一个组号。向 skynet 索取这个组号对应的 handle 。向这个组的 handle 发送消息，就等同于向组内所有 handle 发送消息。”

　　跨进程分组：“首先，提供了一个简单的，用 C 编写的服务，叫做 tunnel 。它可以把发送给它的消息，无条件的转发到另一个 handle 上。这个转发 handle 可以是在不同 skynet 节点上的。”，“我用 lua 编写了一个全局的分组管理器，协调在不同节点上，创建出相同组名的分组来。然后用 tunnel 服务连接不同节点上的同一分组就够了。”

6. 基础服务的流程控制：

　　“skynet 提供了一个叫做 skynet_command 的 C API ，作为基础服务的统一入口。它接收一个字符串参数，返回一个字符串结果。你可以看成是一种文本协议。但 skynet_command 保证在调用过程中，不会切出当前的服务线程，导致状态改变的不可预知性。”

7. 消息调度

　　“在 Skynet 启动时，建立了若干工作线程（数量可配置），它们不断的从主消息列队中取出一个次级消息队列来，再从次级队列中取去一条消息，调用对应的服务的 callback 函数进行出来。为了调用公平，一次仅处理一条消息，而不是耗净所有消息（虽然那样的局部效率更高，因为减少了查询服务实体的次数，以及主消息队列进出的次数），这样可以保证没有服务会被饿死。”

　　从业务需求出发，核心在于每次业务处理是否会对同一个数据块进行写操作，如何会的话，服务之间就要进行同步协调，那么不如用单个服务轮询的方式好处理。

　　我的业务需求是聊天室。公共聊天室的话，启动多个服务，每个服务需要做2件事：1. 收到广播消息后向其他用户广播 - 用户信息要保存在进程中。2. 将广播消息写入一个缓存队列。在此基础上，需要实现一个定时将缓存队列中的新数据持久化的服务。

　　如果用 skynet 做聊天服务器的话，为了充分利用消息调度的机制 与 skynet 对多核的利用，可以采用 “skynet 服务池” 来处理所有玩家的聊天请求。

8. Gate

　　"它的特征是监听一个 TCP 端口，接受连入的 TCP 连接，并把连接上获得的数据转发到 skynet 内部。Gate 可以用来消除外部数据包和 skynet 内部消息包的不一致性。"

9. Connection

　　"Connection 分两个部分，一部分用于监听不同的系统 fd 的可读状态，这是用 epoll 实现的。如果在没有 epoll 支持的环境（比如 freebsd 下），可以很轻松的实现一个替代品。它收到这个连接上的数据后，会把所有数据不做任何分包，转发到另一个服务里去处理。"

　　"使用提供好的 lua 模块，可以轻松的对这些数据分包（读一个指定字节数的数据块，或是读一个以回车结束的文本行）。Lua 的 coroutine 支持，可以轻松的在数据包并不完整时挂起，却不打断执行流程。"

10. Lua 层

　　“Lua 的 coroutine 可以帮助我们把一个个在 C 层面分离的 callback 调用串成逻辑上连续的线索。当 Lua 编写的服务接收到一个外部请求时，对应的底层 callback 函数被调用，既而转发到 Lua 虚拟机中。skynet 的 lua 层会为每个请求创建一个独立的 coroutine 。一旦在处理这个请求的 coroutine 中发生远程调用，即发出一个消息包，coroutine 会挂起。在 C 层面，这次 callback 函数正常返回了。但在 Lua 中，则是记录下这个发出的消息包的 session ，记录 session 和挂起的 corutine 在一张对应表中。之后，一但收到回应包里有相同的 session ，对应的 coroutine 则被唤醒 resume 。”