多线程消费一个队列问题

问题描述

最近公司有个转发服务，业务逻辑是从kafka消费到大量的数据，然后放入一个队列中。之后用一个线程池，去消费这个队列。

但是发现这四个线程消费队列的地方又严重的延迟。特此想解决此问题。

贴代码

• 往队列里push数据

void KafkaConsumer::msgConsume(RdKafka::Message* message, void* opaque)
{
	KafkaConsumer::Data cData;
	int errcode = message->err();

	if (errcode == RdKafka::ERR__TIMED_OUT)
	{
		return;
	}
	else if (errcode == RdKafka::ERR_NO_ERROR)  //消费数据，放入队列
	{
		Data *pData=new Data;
		pData->buffer.writeBlock(static_cast(message->payload()),static_cast(message->len())); // payload 装载，载荷；这里就是里面的内容
		//pData->topic = message->topic()->name();  
		pData->topic = message->topic_name();   // 注意这里
		pData->ipartition = message->partition();

		_cMutex.lock();
		_cDataQue.push(pData); // 放入队列
		_cMutex.unlock();
	}
	else if (RdKafka::ERR__PARTITION_EOF)
	{
		if (_exit_eof) _run = false;
	}
	else
	{
		LOG(INFO) << "kafkaConsumer--error: Consumer failed:" << message->errstr();
	}
}

• 取队列数据，处理篇

void KafkaConsumer::run(void* param)
{
	int tag;
	memcpy(&tag,¶m,sizeof(int));
	while (1)
	{
		if (tag == CDATA)
		{
			if(_cDataQue.size() == 0) {
				usleep(2000);
				continue;
			}
			_cMutex.lock();
			while(_cDataQue.size()>0) // 处理一次就都得处理完？！！
			{
				Data *pData = _cDataQue.pop(); // 队列中取出
				HandleMsg(pData);     // 取数据和处理数据放一起？都在锁里？！！
				SAFE_DELETE(pData);
			}
			_cMutex.unlock();
		} else {
			break;
		}
	}
}

代码错误分析

    _cMutex.lock();
            while(_cDataQue.size()>0) // 处理一次就都得处理完？！！
            {
                Data *pData = _cDataQue.pop(); // 队列中取出
                HandleMsg(pData);     // 取数据和处理数据放一起？都在锁里？！！
                SAFE_DELETE(pData);
            }
            _cMutex.unlock();

 线程在数据队列_cDataQue中的数据时，先上锁，然后不断的循环取出队列中的数据并处理。（取出数据 和处理数据在一起）

处理完每条数据之后delete.

当锁定时的整个队列中的数据处理完毕之后，解锁。

定义几个变量：

N : 锁时队列的长度

T1: pop 一条数据的时间

T2:HandleMsg 函数执行的时间

T3:push 一条数据的时间

此活动中的动作：

1. kafka消费到数据，锁队列，写队列，解锁队列。

2.数据解析线程，锁队列，读数据，解锁队列，处理数据。

此时的处理方式，几乎没有发挥多线程的优势，每次都是把锁时的队列的全部内容处理完。其他三个线程和生产数据的线程干等

t = N * （T1+T2) 的时间。 若此时是程序刚启动。kafka瞬间消费到很多数据成万条的数据。 那么t 将是一个很大的时间。且kafka消费到的数据还不能及时的存放如队列中。于是就造成了延迟。

隐患就是：

1.根本没发挥多线程的优势和能力

2.若数据量大，取数据和处理数据放一起，导致锁态占用的时间很长，影响其他线程（往queue里放数据的线程）干活

3.其他线程竞争不到，干等，浪费CPU时间。一个线程死干活，处理不完，数据堆积。延迟。

改进方法

1. 将取数据的地方放在锁的里面，处理数据的地方放在锁的外面。

2.每次取固定数量的nCount 个数据，放在一个容器里。然后出锁后慢慢处理。

同时，每次取固定数量的来处理，锁占用的时间是固定的，t = nCount * T1 .也就是说，其他3个处理线程和1个往queue里塞数据的线程。最多只等 3 * t 的时间就能拿到 queue的控制权，并对其进行操作。

而数据处理的时间 T2 与queue的操作（加锁，读取，塞入）没有关系。

不过要控制nCount的值，太小。锁的次数很频繁; 太大，t 的时间会变大。

这样多线程就用其来了。队列应用也灵活了。处理能力大大提升。

void KafkaConsumer::run(void* param)
{
	int tag;
	memcpy(&tag,¶m,sizeof(int));
	while (1){
		if(_cDataQue.size() == 0) {
			usleep(2000);
			continue;
		}
		std::vector vDatas;
		_cMutex.lock();
		while(_cDataQue.size()>0) {//上锁的时间尽量短，为其他线程争取到和写入线程腾出时间
			Data *pData = _cDataQue.pop(); // 队列中取出
			vDatas.push_back(pData);
			if(vDatas.size() > 10){ //这里能限制这个长度 ，最多弄10条。处理快，节省时间。
				break;
			}
		}
		_cMutex.unlock();
		// 将处理移除在锁之外，慢慢处理这些数据，处理完释放
		for(vector::iterator iter = vDatas.begin(); iter != vDatas.end(); ++iter){
			Data *pData = *iter;
			HandleMsg(pData);
			SAFE_DELETE(pData);
		}	
	}
}

 

用生活实例来解释描述：

1.角色 ： 大厨 （生产者） , 取餐台/口（queue），包子（数据），顾客（消费处理线程）

2.动作：生产数据（push进queue），取出数据（pop出queue），占住取餐台（Lock），放开取餐台（UNLock）,吃包子（HandleMsg）

 

方案一

大厨们生产包子，锁住取餐口，放下包子。然后顾客1 占住取餐口，假如这里有10个包子，他就取一个吃了，再去一个吃了，直到10个取完吃完才离开取餐口。此时，大厨没法往里放包子，其他三个顾客都干等着。

方案二

大厨们生产包子，占住取餐口，放下包子。顾客1，占住取餐口，取了10个包子，去一边吃去。顾客2 ，马上来也取10个，然后一遍吃去。同理顾客3,4 也一样。当然这里只是理想情况，顾客1去完之后，也可能大厨又占住取餐口，放了1w个包子。

关键是，每次取餐口被占用的时间，之后顾客们取包子的时间。非常短。而且每个顾客取完之后就去一边吃包子。同时大家可能都在吃包子，实现了多线程处理。

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哈哈。就酱紫。

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