Skynet源码解析:计时器

简介

skynet中提供了一个简单的计时器实现，可以设置一个超时时间，时间到达后给对应的服务发送消息，这篇文字主要是讲讲该计时器的实现。

skynet中没有使用signal信号的方式来实现计时器，而是程序自身进行计时并处理计时器事件。另外，skynet中将时间由近及远划分为五个level，在时间复杂度和空间复杂度上达到了平衡。

API

下面列举一下skynet_timer.h 中提供的public API：

• void skynet_timer_init(void);
  • 初始化计时器
• int skynet_timeout(uint32_t handle, int time, int session);
  • 设置超时时间及相应的回调消息
  • 如果time<=0 , 立马派送消息
  • 如果time>0, 将其加入计时器列表中，等时间到达后派发。
  • time时间精度为百分之一秒
• void skynet_updatetime(void);
  • 程序更新时间并触发相应计时器事件

数据结构

struct timer_event {         //每个计时器事件回调              
    uint32_t handle;                          
    int session;                              
};                                            
                                              
struct timer_node {  //每次分配timer_node 与 timer_event (参数)的空间， 将time_event 放在node 后面                         
    struct timer_node *next;                  
    uint32_t expire;  //计时器事件触发时间                        
};                                            
                                              
struct link_list { //计时器node列表                           
    struct timer_node head;                   
    struct timer_node *tail;                  
};                                            
                                              
struct timer {                                
    struct link_list near[TIME_NEAR]; //最近的时间，         
    struct link_list t[4][TIME_LEVEL]; //根据时间久远分级
    struct spinlock lock;                     
    uint32_t time;        // 计时器，每百分之一秒更新一次             
    uint32_t starttime;   //起始时间 秒                    
    uint64_t current;     // 当前时间与starttime的时间差 单位为百分之一秒                   
    uint64_t current_point;   //上一次update的时间， 百分之一秒                
};      

值得注意的有以下几点：

• timer_node中没有直接包含timer_event 或者 timer_event pointer, 而是在分配timer_node 时额外分配了参数长度的空间，我想这么做的好处一是可以支持变长参数，二是可以是的node和event在内存上是连续的。
• 数据结构中将时间划分为五个区域存储，分布是near[TIME_NEAR] 和 t[4][TIME_LEVEL], 其中TIMER_NEAR为（1<<8 -1）, TIMER_LEVEL为（1<<6 -1）。
  • 其原理是先比较当前时间的高24位与期望时间的高24位，如果他们相等，说明期望时间与当前时间接近，那么就将其存储到near[index]中，其中index为期望时间的低八位数字。
  • 如果不满足上一个要求，就再比较当前时间与期望时间的高18位，如果它们相等，那么就将其存储到t[0][index]中，其中index为期望时间的低九至十五位数字。
  • 依次比较高12位，高6位，将计时器事件存储到t[1], t[2], t[3]中。

思想

我以前也想过自己实现计时器，我当时的想法是使用一个有序的列表，将每个计时器事件又近及远添加到列表中，每次更新时间时就可以很方便的获取需要触发的事件。但是这样，每次插入计时器事件的复杂度为O(n)。

skynet将时间由近及远分为5组，每个组里面再使用hash的思想，是的插入时间复杂度为O(1), 且所需空间不大。需要注意的是，除了直接加入到near列表中的事件，其他level的事件到了相应时间节点后需要重新分组添加，但是游戏编程里的计时器事件绝大多数应该都是在较近时间内的，跨度以月、年为单位的计时器很少。

实现

这里主要讲的是关于timer.time溢出时的处理，timer.time存储的是计时器初始化之后计时器触发的次数(没百分之一秒更新一次)，所以实际上也是计时器当前的时间，它是一个无符号32为整数，如果程序运行时间较长，会出现期望时间(timer.time + time)出现溢出的情况，在添加timer_node 到计时器时并没有针对这种情况作特殊处理(溢出时，期望时间是小于当前时间的)。

由于skynet_timeout的time参数为有符号32为整数，所有当timer.time最高位为0时，不会发生溢出情况；当timer.time最高位为1时，有可能会发生溢出情况，并且溢出后期望时间的最高位一定为0，这保证了timer.time和期望时间的最高位一定不相等，所以该计时器事件会被添加到timer.t[3][index]中。

skynet中更新时间时，如果没有发生跨level的情况，就直接处理near中当前时间的计时器，如果发生了跨level的情况，就要将相应level的某些计时器移除并加入到near中。这里you'g有个特殊情况是当当前时间为0时，需要处理之前溢出情况下加入的计时器，也就是timer.t[3][0]中的计时器。timer.t[3][i](i!=0)中的计时器会在之后跨level的时候处理。