Lua层消息处理机制在lualib/skynet.lua，提供大部分Lua层的api（最终会调用到c层的api），包括启动一个snlua服务时Lua层的处理，创建新服务，注册服务协议，如何发送消息，如何处理对方发过来的消息等。本篇主要介绍消息处理机制，从而理解skynet如何实现高并发。
为了简化，代码里用到的coroutine_resume，coroutine_yield看成coroutine.resume，coroutine.yield即可。
localcoroutine_resume = profile.resumelocalcoroutine_yield = profile.yield
1. 协程
coroutine.create，创建一个co，唯一的参数是co要执行的闭包f，此时是不会执行闭包f的
coroutine.resume，执行一个co，第一个参数是co的句柄，如果是第一次执行，其他参数是传递给闭包f的。co启动后，一直执行直到它终止或让出。正常终止，返回true和闭包f的返回值；发生错误异常终止，则返回false和错误信息
coroutine.yield，使co暂停，让出执行权。对应最近的resume会立刻返回，返回true和yield的参数。下一次resume同一个co时，会从让出点继续执行，此时，yield的调用会立刻返回，返回值为resume除第一个参数之外的其他参数
引用Lua文档介绍协程coroutine(简称co)的经典例子，可以看出，co可以被不断的暂停和重启。skynet广泛使用co，当发送一个rpc请求时会暂停当前co，等对方返回时又重启co。
2. skynet创建协程的方式
先阐述下skynet创建协程(co)的方式，通过co_create(f)这个api创建一个协程，这段代码非常有意思。为了性能，skynet会把创建的co放到缓存里(第9行)，当协程执行完流程(闭包f)后不会终止，而是暂停(第10行)。当调用者调用co_create这个api时，如果缓存里没有，通过coroutine.create创建一个co，此时是不会执行闭包f，然后在某个时刻(通常是收到消息调用消息分发skynet.dispatch_message)会重启(附带需要的参数)这个co，co接着执行闭包f(第6行)，最后暂停以等待下一次使用，对应最近的resume返回true和“EXIT”(第10行)；如果是一个复用的co，重启co(第15行，参数是将要执行的闭包f)，yield会立刻返回把闭包赋值给f(第10行)，在11行又暂停，同样在某个时刻会重启(附带需要的参数)这个co，co接着执行闭包f(第11行)，最后又在第10行暂停等待下一次使用。
1-- lualib/skynet.lua2localfunctionco_create(f)3localco =table.remove(coroutine_pool)4ifco ==nilthen5co = coroutine.create(function(...)6f(...)7whiletruedo8f =nil9coroutine_pool[#coroutine_pool+1] = co10f = coroutine_yield"EXIT"11f(coroutine_yield())12end13end)14else15coroutine_resume(co, f)16end17returnco18end
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3. 如何处理Lua层消息
了解了co_create的原理后，接下来以服务A向服务B发一条消息为例说明skynet是如何处理Lua层消息：
-- A.lualocalskynet =require"skynet"skynet.start(function()print(skynet.call("B","lua","aaa"))end)
-- B.lualocalskynet =require"skynet"require"skynet.manager"skynet.start(function()skynet.dispatch("lua",function(session, source, ...)skynet.ret(skynet.pack("OK"))end) skynet.register"B"end)
在服务启动最后会调用skynet.start，skynet.start调用skynet.timeout，在timeout里会创建一个co(12行)，称之为服务的主协程co1，此时co1不会执行
1-- lualib/skynet.lua2functionskynet.start(start_func)3c.callback(skynet.dispatch_message)4skynet.timeout(0,function()5skynet.init_service(start_func)6end)7end89functionskynet.timeout(ti, func)10localsession = c.intcommand("TIMEOUT",ti)11assert(session)12localco = co_create(func)13assert(session_id_coroutine[session] ==nil)14session_id_coroutine[session] = co15end
定时器被触发（因为定时器设置是0，所以下一帧就触发）会向服务发送一条“RESPONSE”类型(PTYPE_RESPONSE=1)的消息
// skynet-src/skynet_timer.cstaticinlinevoiddispatch_list(struct timer_node *current){ ... message.sz = (size_t)PTYPE_RESPONSE << MESSAGE_TYPE_SHIFT; ...}
服务收到消息后，调用消息分发api，由于消息类型是RESPONSE，最终会执行到第7行。重启主协程co1，执行co1的闭包f(这里是skynet.init_service(start_func))，如果闭包f里没有暂停的操作，待闭包f成功运行完，co1暂停，resume会返回true和"EXIT"，接下来，第7行就变成，suspend(co, true, "EXIT")
1--luablib/skynet.lua2localfunctionraw_dispatch_message(prototype,msg,sz,session,source)3--skynet.PTYPE_RESPONSE=1,readskynet.h4ifprototype==1then5localco=session_id_coroutine[session]6...7suspend(co,coroutine_resume(co,true,msg,sz))8...9end
然后，调用suspend，由于类型是"EXIT"，做一些清理工作即可。
-- lualib/skynet.luafunctionsuspend(co, result, command, param, size)...elseifcommand =="EXIT"then-- coroutine exitlocaladdress = session_coroutine_address[co]ifaddressthenrelease_watching(address) session_coroutine_id[co] =nilsession_coroutine_address[co] =nilsession_response[co] =nilend...end
当闭包f里有暂停操作，比如A服务向B服务发送消息skynet.call("B", "lua", "aaa")，这里分别讲解A服务和B服务是如何处理的：
对于A服务：
首先在c层把消息发送出去（第14行，把消息push到目的服务的次级消息队列），然后暂停co1，resume返回true，"CALL"和session值
1-- lualib/skynet.lua2localfunctionyield_call(service, session)3watching_session[session] = service4localsucc, msg, sz = coroutine_yield("CALL", session)5watching_session[session] =nil6ifnotsuccthen7error"call failed"8end9returnmsg,sz10end1112functionskynet.call(addr, typename, ...)13localp = proto[typename]14localsession = c.send(addr, p.id ,nil, p.pack(...))15ifsession ==nilthen16error("call to invalid address ".. skynet.address(addr))17end18returnp.unpack(yield_call(addr, session))19end
然后调用suspend(co, true, "CALL", session)，类型是"CALL"，以session为key，co为value保存在session_id_coroutine里，以便当B服务对A的请求返回后，根据session找到对应的co，从而可以重启co
1-- lualib/skynet.lua2function suspend(co, result, command, param, size)3...4if command == "CALL" then5session_id_coroutine[param] = co6...7end
当A收到B的返回消息时，调用消息分发api，根据session找到对应的co(即主协程co1)，从上一次暂停点重启它，下面这一行代码yield会立刻返回，打印出B返回的结果print(...)(A.lua)，此时执行完co1整个流程，返回true和“EXIT”给suspend，对co1做一些清理工作。
localsucc, msg, sz = coroutine_yield("CALL", session)
稍微改一下A.lua，co1执行闭包f流程中通过fork创建一个协程（称为co2），由于co1没有暂停，会一直执行完整个流程。此时co2并没有执行。
1-- A.lua2localskynet =require"skynet"34skynet.start(function()5skynet.fork(function()6print(skynet.call("B","lua","aaa"))7end)8end)
1-- lualib/skynet.lua2functionskynet.fork(func,...)3localargs =table.pack(...)4localco = co_create(function()5func(table.unpack(args,1,args.n))6end)7table.insert(fork_queue, co)8returnco9end
消息分发api做的第二件事是处理fork_queue里的co。所以收到定时器发送回来的消息后做的第二件事是重启co2，向B服务发送消息后暂停co2，直到B返回时再重启co2。
1-- lualib/skynet.lua2functionskynet.dispatch_message(...)3...4localfork_succ, fork_err =pcall(suspend,co,coroutine_resume(co))5...6end
对于B服务：
收到A服务的消息后调用消息分发api，创建一个co(第12行)，co要执行的闭包f是已注册的消息回调函数p.dispatch(第4行)，然后通过resume重启它(第15行)
1--lualib/skynet.lua2localfunctionraw_dispatch_message(prototype,msg,sz,session,source)3...4localf=p.dispatch5iffthen6localref=watching_service[source]7ifrefthen8watching_service[source]=ref+19else10watching_service[source]=111end12localco=co_create(f)13session_coroutine_id[co]=session14session_coroutine_address[co]=source15suspend(co,coroutine_resume(co,session,source,p.unpack(msg,sz)))16...17end
执行skynet.ret(skynet.pack("OK"))，调用yield暂停它(第4行)，最近的resume返回，上面第15行变成suspend(co, true, "RETURN", msg, sz)
1-- lualib/skynet.lua2functionskynet.ret(msg, sz)3msg = msgor""4returncoroutine_yield("RETURN", msg, sz)5end
当command=="RETURN"时，做两件事：1. 向源地址（即A服务）发送返回消息（第5行）；2. 重启co（第7行），co从skynet.ret返回，然后B服务的消息回调函数（p.dispatch）执行完，co的闭包f全部执行完放入缓存中，返回true和“EXIT“给suspend
1-- lualib/skynet.lua2functionsuspend(co, result, command, param, size)3...4elseifcommand =="RETURN"then5ret = c.send(co_address, skynet.PTYPE_RESPONSE, co_session, param, size) ~=nil6...7returnsuspend(co, coroutine_resume(co, ret))8...9end
至此，就是Lua层消息处理的整个流程。
4. 异常处理
在一些情况下需要做异常处理，比如没有注册对应消息类型的协议，没有提供消息回调函数，执行co过程中发生错误等。当一个服务处理一条消息的过程发生异常，必须要做两件事：1. 异常终止当前co；2. 通知消息发送方，而不是让对方一直忙等待。
当执行co过程中发生错误时，resume第一个返回值是false，调用suspend，向对方发送一条PTYPE_ERROR类型消息（第9行），然后抛出异常，终止当前co（第14行）。
1-- lualib/skynet.lua2functionsuspend(co, result, command, param, size)3ifnotresultthen4localsession = session_coroutine_id[co]5ifsessionthen-- coroutine may fork by others (session is nil)6localaddr = session_coroutine_address[co]7ifsession ~=0then8-- only call response error9c.send(addr, skynet.PTYPE_ERROR, session,"")10end11session_coroutine_id[co] =nil12session_coroutine_address[co] =nil13end14error(debug.traceback(co,tostring(command)))15end16...17end
大部分异常情况下，都会向对方发送一条PTYPE_ERROR类型消息通知对方，当收到PYTPE_ERROR类型消息，会调用_error_dispatch，把error_source记录在dead_service里，把error_session记录在error_queue里
1-- lualib/skynet.lua2localfunction_error_dispatch(error_session, error_source)3iferror_session ==0then4-- service is down5-- Don't remove from watching_service , because user may call dead service6ifwatching_service[error_source]then7dead_service[error_source] =true8end9forsession, srvinpairs(watching_session)do10ifsrv == error_sourcethen11table.insert(error_queue, session)12end13end14else15-- capture an error for error_session16ifwatching_session[error_session]then17table.insert(error_queue, error_session)18end19end20end
在suspend最后会调用dispatch_error_queue处理error_queue，通过session查找到正在等待的co，然后强制终止它，保证co不会一直忙等待。
1-- lualib/skynet.lua2localfunctiondispatch_error_queue()3localsession =table.remove(error_queue,1)4ifsessionthen5localco = session_id_coroutine[session]6session_id_coroutine[session] =nil7returnsuspend(co, coroutine_resume(co,false))8end9end
5. 总结
一次同步的rpc请求的流程如下图。当一个服务当前co暂停时，可以去执行服务里其他co的流程，N个co之间可以交叉执行，一个co暂停并不会影响其他co的执行，最大化提供计算能力，实现高并发。