Muduo 网络编程示例之六：限制服务器的最大并发连接数
陈硕 (giantchen_AT_gmail)
Blog.csdn.net/Solstice t.sina.com.cn/giantchen
这是《Muduo 网络编程示例》系列的第六篇文章。
Muduo 全系列文章列表： http://blog.csdn.net/Solstice/category/779646.aspx
本文已以大家都熟悉的 EchoServer 介绍如何限制服务器的并发连接数。
本文的代码见 http://code.google.com/p/muduo/source/browse/trunk/examples/maxconnection/
《Muduo 网络编程示例 系列》计划中的第六篇文章原本是“用于测试两台机器的带宽的 pingpong 程序”，pingpong 协议的程序已经在《muduo 与 boost asio 吞吐量对比》和《muduo 与 libevent2 吞吐量对比》两篇文章中介绍过了，所以我改为写另外一个有点意思的主题。
这篇文章中的“并发连接数”是指一个 server program 能同时支持的客户端连接数，连接系由客户端主动发起，服务端被动接受(accept)连接。（如果要限制应用程序主动发起的连接，则问题要简单得多，毕竟主动权和决定权都在程序本身。）
为什么要限制并发连接数？
一方面，我们不希望服务程序超载，另一方面，更因为 file descriptor 是稀缺资源，如果出现 file descriptor 耗尽，很棘手（跟 “malloc 失败/new() 抛出 std::bad_alloc”差不多同样棘手）。
我在《分布式系统的工程化开发方法》一文中曾谈到 libev 作者建议的一种应对“accept()ing 时 file descriptor 耗尽”的办法。
Muduo 的 acceptor 正是这么实现的，但是，这个做法在多线程下不能保证正确，会有 race condition。（思考题：是什么 race condition？）
其实有另外一种比较简单的办法：file descriptor 是 hard limit，我们可以自己设一个稍低一点的 soft limit，如果超过 soft limit 就主动关闭新连接，这样就避免触及“file descriptor 耗尽”这种边界条件。比方说当前进程的 max file descriptor 是 1024，那么我们可以在连接数达到 1000 的时候进入“拒绝新连接”状态，这样留给我们足够的腾挪空间。
Muduo 中限制并发连接数
Muduo 中限制并发连接数的做法简单得出奇。以在《Muduo 网络编程示例之零：前言》中出场过的 EchoServer 为例，只需要为它增加一个 int 成员，表示当前的活动连接数。（如果是多线程程序，应该用 muduo::AtomicInt32。）
class EchoServer
{
public:
EchoServer(muduo::net::EventLoop* loop,
const muduo::net::InetAddress& listenAddr,
int maxConnections);
void start();
private:
void onConnection(const muduo::net::TcpConnectionPtr& conn);
void onMessage(const muduo::net::TcpConnectionPtr& conn,
muduo::net::Buffer* buf,
muduo::Timestamp time);
muduo::net::EventLoop* loop_;
muduo::net::TcpServer server_;
int numConnected_; // should be atomic_int
const int kMaxConnections;
};
然后，在 EchoServer::onConnection() 中判断当前活动连接数，如果超过最大允许数，则踢掉连接。
void EchoServer::onConnection(const TcpConnectionPtr& conn)
{
LOG_INFO << "EchoServer - " << conn->peerAddress().toHostPort() << " -> "
<< conn->localAddress().toHostPort() << " is "
<< (conn->connected() ? "UP" : "DOWN");
if (conn->connected())
{
++numConnected_;
if (numConnected_ > kMaxConnections)
{
conn->shutdown();
}
}
else
{
--numConnected_;
}
LOG_INFO << "numConnected = " << numConnected_;
}
这种做法可以积极地防止耗尽 file descriptor。
另外，如果是有业务逻辑的服务，可以在 shutdown() 之前发送一个简单的响应，表明本服务程序的负载能力已经饱和，提示客户端尝试下一个可用的 server（当然，下一个可用的 server 地址不一定要在这个响应里给出，客户端可以自己去 name service 查询），这样方便客户端快速 failover。
后文将介绍如何处理空闲连接的超时：如果一个连接长时间（若干秒）没有输入数据，则踢掉此连接。办法有很多种，我用 Time Wheel 解决。