EOS系列 - EOS线程机制

EOS有几个线程

nodeso节点的工作线程包括：一个主线程，一个信号处理线程和四个线程池。

nodeos(10265 主线程&信号处理线程) : 进行异步io投递 `epoll_wait` | 接收系统信号并处理
	─┬─{nodeos}(10311 controller线程池_1: 异步执行块block_state创建，块中交易验证时的交易解签名计算)
      ├─{nodeos}(10312 controller线程池_2)
      ├─{nodeos}(10314 producer_plugin线程池_1: 异步执行交易解签名计算)
      ├─{nodeos}(10315 producer_plugin线程池_2)
      ├─{nodeos}(10317 http_plugin线程池_1: http服务)
      ├─{nodeos}(10318 http_plugin线程池_2)
      └─{nodeos}(10319 net_plugin线程池_1: p2p服务)

• 主线程：main函数启动线程，该线程执行完程序初始化工作后，会调用app().io_service.run()， 启动boost::asio::io_service的异步io服务，通过异步io方式完成节点块生产，交易处理等主要业务工作。

  void application::exec() {
  boost::asio::io_service::work work(*io_serv);
  (void)work;
  bool more = true;
  while( more || io_serv->run_one() ) {
    	while( io_serv->poll_one() ) {}
    	// execute the highest priority item
    	more = pri_queue.execute_highest();
  }
  
  shutdown(); /// perform synchronous shutdown
  io_serv.reset();
  }
  

  • eos中交易不支持并行处理, 不允许在除主线程之外的其它线程中重复执行io_serv.run()操作

    boost::asio::io_service& get_io_service() { return *io_serv; }
    
    producer_plugin::producer_plugin()
    : my(new producer_plugin_impl(app().get_io_service())){ // 在构造时传入 app().get_io_service()
    	my->_self = this;
    }
    
    producer_plugin_impl(boost::asio::io_service& io)
    	:_timer(io)
    

• 信号处理线程：子线程，通过异步io服务，接收系统信号并处理。

   boost::asio::io_service startup_thread_ios;     //信号处理线程
  setup_signal_handling_on_ios(startup_thread_ios);
  std::thread startup_thread([&startup_thread_ios]() {
    	startup_thread_ios.run();
  });
  
  void application::setup_signal_handling_on_ios(boost::asio::io_service& ios, bool startup) 
  

• 线程池，线程池启动的工作线程数可通过启动参数配置。 (默认池内2条工作线程)

  struct controller_impl {
  ...
  boost::asio::thread_pool       thread_pool; //线程池
  }
  
  controller_impl( const controller::config& cfg, controller& s  ){
  ...
  thread_pool( cfg.thread_pool_size )
  }
  

  • controller线程池：异步执行块block_state创建，块中交易验证时的交易解签名计算。
    执行块相关操作时，较耗时且与排序无关的动作都会投递到controller线程池执行。

    1. 块交易验证时的解签名操作 (节点收到块)

       // 节点收到块，会调用apply_block() 函数执行块中交易，进行块验证
       void apply_block( const block_state_ptr& bsp, controller::block_status s ) {
       ...
       transaction_metadata::start_recover_keys( mtrx, thread_pool, chain_id, microseconds::maximum() ); 
       }
       
       //在线程池`thread_pool`中异步执行解签名函数,异步解签名的执行结果，会放入交易的 `signing_keys_future` 中
       //真正解签名算法是 trn.get_signature_keys()，解出的公钥放到recovered_pub_keys中。
       signing_keys_future_type transaction_metadata::start_recover_keys( const transaction_metadata_ptr& mtrx,
                                                              boost::asio::thread_pool& thread_pool,
                                                              const chain_id_type& chain_id,
                                                              fc::microseconds time_limit )
       

    2. 块状态block_state数据创建操作（两轮共识计算都在这里完成）

  • producer_plugin线程池：负责异步执行交易解签名计算。

    void producer_plugin::plugin_initialize(const boost::program_options::variables_map& options){
    ...
    my->_thread_pool.emplace( thread_pool_size );
    }
    

    1. 为接收到的投递交易进行异步解签名计算(在节点收到其它节点/客户端广播的交易时被调用)

       void on_incoming_transaction_async(const transaction_metadata_ptr& trx, bool persist_until_expired, next_function<transaction_trace_ptr> next) {
       	signing_keys_future_type future = transaction_metadata::start_recover_keys( trx, _thread_pool->get_executor(),
          chain.get_chain_id(), fc::microseconds( cfg.max_transaction_cpu_usage ) );
       }
       

    2. 等待解签名计算完成，将交易投递到主线程的异步io服务中处理。

       boost::asio::post( *_thread_pool, [self = this, future, trx, persist_until_expired, next]() {
       			if( future.valid() )
          				future.wait();
       				app().post(priority::low, [self, trx, persist_until_expired, next]() {
          				self->process_incoming_transaction_async( trx, persist_until_expired, next );
       			});
       	});
       

  • http_plugin线程池: http 的 response 修改成多线程

    optional<boost::asio::thread_pool> thread_pool

  • net_plugin线程池

    optional<boost::asio::thread_pool> thread_pool

EOS 异步框架 boost::asio

EOS 异步框架是通过实现一个任务队列， 然后往队列中 post 任务来实现， 而消费者不停地从中提取 task 并且执行。

boost::asio

• 它是基于操作系统提供的异步机制( 底层封装了 select/ epoll/ kqueue/ overlapped, 适用各种操作系统 )，采用前摄器设计模式来实现可移植的异步操作。
• 通过 post 添加任务， run 执行任务。