底層實現(xiàn)篇（chassis）

【Configfile and Commandline Options】

glib2提供了config-file 解析和command-line option 解析功能。 其提供了將option 以相同方式暴露給調(diào)用者的方法，以及從Configfile 和Commandline獲取option 的功能。

所有option的解析過程都可以分為三步：

1. 提取 command-line 上的 basic option

• --help
• --version
• --defaults-file

2. 處理 defaults-file 文件

3. 處理其余 command-line option 并覆蓋 defaults-file 文件中的相同內(nèi)容

【 Plugin Interface 】

chassis 為 plugin 接口調(diào)用提供了基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。值得注意的是，其不是專門用于 MySQL 的，而是可以用于任何符合其接口要求的 plugin 。提供的功能包括：

1. 解析 plugin 所在路徑
2. 對 plugin 的加載
3. 對 plugin 進行版本檢查
4. 提供 init 和 shutdown 函數(shù)
5. 向 plugin 暴露配置選項
6. 基于線程的 i/o

由于 chassis 不是僅針對于 MySQL 設(shè)計的，所以其可以用于加載任何種類的 plugin ，只要該 plugin 提供了符合 chassis 要求的 init 和 shutdown 函數(shù)。

就 MySQL Proxy 本身而言，一般情況下加載的 plugin 為：

plugin-proxy  
plugin-admin 

【Threaded IO 】

從 MySQL Proxy 0.8 版本開始，已經(jīng)添加了基于線程的 network-io 以使 proxy 能夠按照可用 CPU 和網(wǎng)卡的數(shù)量進行線性擴展。

使能 network-threading 功能只需要在啟動 proxy 時加入下面的參數(shù)：

--event-threads={2 * no-of-cores} (default: 0) 

每一個 event-thread 都通過 "event_base_dispatch()" 進行 loop ，并針對 network-event 或者 time-event 執(zhí)行相關(guān)函數(shù)。這些線程只具有兩種狀態(tài)：執(zhí)行函數(shù)狀態(tài)和 idle 狀態(tài)。如果其處于 idle 狀態(tài)，則其能夠從 event-queue 中獲取要進行等待的新 event ，然后將其添加到自身的等待列表中。

connection 是可以在多個 event-thread 之間“跳躍”的：因為只要是 idle 狀態(tài)的 event-thread 就能夠獲取到 wait-for-event request - 即具體的事件 - 并進行等待，觸發(fā)后執(zhí)行相關(guān)代碼。無論何時，只要當前 connection 需要重新等待事件（也就是之前事件所對應(yīng)的操作已經(jīng)完成），其就會將自身從所在線程中 unregister ，之后重新向全局 event-queue 發(fā)送 wait-for-event request 以獲取新事件。

一直到 MySQL Proxy 0.8 版本，腳本代碼的執(zhí)行都是單線程方式：通過一個全局 mutex 來保護 plugin 的接口操作。因為 connection 或者是處于發(fā)送包的狀態(tài)，或者是處于調(diào)用 plugin 函數(shù)的狀態(tài)，所以網(wǎng)絡(luò)事件將會按照并行方式被處理，僅在多個 connection 需要調(diào)用同一個 plugin 函數(shù)的時候才會無法并行。

chassis_event_thread_loop() 函數(shù)就是 event-thread 的主循環(huán)實體（其中調(diào)用 event_base_dispatch() 函數(shù)），而函數(shù) chassis_event_threads_init_thread() 用于設(shè)置要監(jiān)聽的事件和對應(yīng)的回調(diào)。

下面的描述的是一種典型控制流（不包含連接池的情況）

涉及到的實體：EventRequestQueue, MainThread, WorkerThread1, WorkerThread2;

--- [ label = "Accepting new connection "];   
 
    MainThread -> MainThread [ label = "network_mysqld_con_accept()" ];   
    MainThread -> MainThread [ label = "network_mysqld_con_handle()" ];   
 
    MainThread -> EventRequestQueue [ label = "Add wait-for-event request" ];   
    WorkerThread1 <- EventRequestQueue [ label = "Retrieve Event request" ];   
    WorkerThread1 -> WorkerThread1 [ label = "event_base_dispatch()" ];   
    ...;   
    WorkerThread1 -> WorkerThread1 [ label = "network_mysqld_con_handle()" ];   
       
    WorkerThread1 -> EventRequestQueue [ label = "Add wait-for-event request" ];   
       
    WorkerThread2 <- EventRequestQueue [ label = "Retrieve Event request" ];   
    WorkerThread2 -> WorkerThread2 [ label = "event_base_dispatch()" ];   
    ...;   
    WorkerThread2 -> WorkerThread2 [ label = "network_mysqld_con_handle()" ];   
       
    WorkerThread2 -> EventRequestQueue [ label = "Add wait-for-event request" ];   
    ...; 

在上面的例子中，存在兩個用于處理 event 的工作線程（設(shè)置 --event-threads=2 ），每個線程都有自己的 event_base 。以 Proxy plugin 為例，首先將 network_mysqld_con_accept() 函數(shù)設(shè)置為被監(jiān)聽 socket 的回調(diào)，當有新連接發(fā)生時被觸發(fā)。該回調(diào)函數(shù)是注冊在主線程的 event_base 上的（同時也是全局 chassis 的 event_base）。在設(shè)置了連接相關(guān)結(jié)構(gòu) network_mysqld_con 后，程序?qū)⑦M入到狀態(tài)機處理函數(shù) network_mysqld_con_handle() 中，此時仍然處于主線程中。

狀態(tài)機將進行入起始狀態(tài)：CON_STATE_INIT ，在當前代碼實現(xiàn)中該狀態(tài)是主線程所必進入的***個狀態(tài)。接下來 MySQL Proxy 要做的事，要么是和 client 交互，要么是和 server 進行交互（即或者等待 socket 可讀，或者主動向 backend server 建立連接），而狀態(tài)機函數(shù) network_mysqld_con_handle() 將設(shè)置等待處理事件（對應(yīng)結(jié)構(gòu)體為 chassis_event_op_t）。簡單來說就是將 event 結(jié)構(gòu)添加到異步隊列中，具體講，就是通過向之前創(chuàng)建的 wakeup-pipe 的寫文件描述符寫入一個字節(jié)，以產(chǎn)生一個文件描述符事件。這樣就可以向所有線程通知有新事件請求需要處理。

該 pipe 的實現(xiàn)是 libevent 對應(yīng)實現(xiàn)的一個翻版，其將各種事件與基于文件描述符的 event-handler 建立了對應(yīng)關(guān)系，采用的輪詢方式進行處理：

1. 工作線程中的 event_base_dispatch() 函數(shù)在其監(jiān)聽的 fd 被觸發(fā)前處于阻塞監(jiān)聽狀態(tài)（在具體實現(xiàn)中是有定時喚醒機制的）。
2. 定時器事件，信號事件等都不能直接中斷 event_base_dispatch() 的運行。
3. 上述事件均是通過 write(pipe_fd, ".", 1); 來觸發(fā) fd-event 的可讀，從而通過回調(diào)來進行處理。

在文件 chassis-event-thread.c 中可以看到，通過 pipe 實現(xiàn)了向工作線程通知：在全局 event-queue 中有東東需要處理。從函數(shù) chassis_event_handle() 可以看出，所有處于 idle 狀態(tài)的線程都有平等機會進行事件處理，所以這些線程就能夠“并行的”從全局事件隊列中拉取 event ，并將其添加到自身的監(jiān)聽事件列表中。

通過調(diào)用 chassis_event_add() 或者 chassis_event_add_local() 函數(shù)可以將 event 添加到 event-queue 中。一般情況下，所有事件都由全局 event_base 負責處理。只有在使用 connection pool 的情況下，才會強制將與特定 server connection 對應(yīng)的 events 投遞到特定線程，即將當前 connection 加入到 connection pool 中的那個線程。

如果event 被投遞到全局 event_base 中，那么不同的線程都可以獲取這個事件，并可以對無保護的 connection pool 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進行修改，可能會導致競爭冒險和崩潰。令這個內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)成為具有線程安全性質(zhì)是 0.9 release 版本的工作，當前只提供了最小限度的線程安全性。

典型情況是，某個線程會從 event queue 中獲取 request 信息（理論上，發(fā)送 wait request 的線程很可能也是處理這個 request 的線程），并將其添加到自身以 thread-local-store 方式保存的event_base 中，并在對應(yīng) fd 有事件觸發(fā)時獲得通知。

該處理過程將一直持續(xù)到當前 connection 被 client 或者 server 關(guān)閉，或者發(fā)生了導致的 socket 關(guān)閉的網(wǎng)絡(luò)錯誤。此后將無法處理任何新的 request 。

單獨一個線程就足以處理任何添加到其 thread-local 的 event_base 上面的 event 。只有在一個新的 blocking I/O 操作發(fā)生時（一般來說也就是重新進入 event_base_dispatch() 阻塞時），event 才會在不同線程間被“跳躍著”處理，除此外沒有其他例外。所以理論上講，可能會出現(xiàn)一個線程處理了所有活躍的 socket 事件，而另一個線程一直處于 idle 狀態(tài)。

然而，由于等待網(wǎng)絡(luò)事件的發(fā)生的狀態(tài)是常態(tài)（意思就是實際處理的速度都很快），所以（從概率上講）活躍 connection 在所有線程中的分布必定是很均勻的，也就會減輕單個線程處理活躍 connection 的壓力。

值得注意的是，盡管在下面的說明中沒有具體指出，主線程當前會在 accept 狀態(tài)后參與到對后續(xù) event 的處理中。這不是一個非常理想的實現(xiàn)方式，因為所有 accept 動作本身就需要在主線程中完成。但從另一方面講，這個問題暫時也沒成為實際工作中的瓶頸顯現(xiàn)出來：

涉及到的實體：Plugin, MainThread, MainThreadEventBase, EventRequestQueue, WorkerThread1, WorkerThread1EventBase, WorkerThread2, WorkerThread2EventBase;

--- [ label = "Accepting new connection "];   
 
    Plugin -> MainThread [ label = "network_mysqld_con_accept()" ];   
    MainThread -> MainThread [ label = "network_mysqld_con_handle()" ];   
 
    MainThread -> EventRequestQueue [ label = "Add wait-for-event request" ];   
    WorkerThread1 <- EventRequestQueue [ label = "Retrieve Event request" ];   
    WorkerThread1 -> WorkerThread1EventBase [ label = "Wait for event on local event base" ];   
    ...;   
    WorkerThread1EventBase >> WorkerThread1 [ label = "Process event" ];   
       
    WorkerThread1 -> EventRequestQueue [ label = "Add wait-for-event request" ];   
       
    WorkerThread2 <- EventRequestQueue [ label = "Retrieve Event request" ];   
    WorkerThread2 -> WorkerThread2EventBase [ label = "Wait for event on local event base" ];   
    ...;   
    WorkerThread2EventBase >> WorkerThread2 [ label = "Process event" ];   
       
    WorkerThread2 -> EventRequestQueue [ label = "Add wait-for-event request" ];   
    ...; 

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