Erlang中频繁发送远程消息要注意的问题

注：这篇文章可能会有争议，欢迎提出意见

在Erlang中，如果要实现两个远程节点之间的通信，就需要通过网络来实现，对于消息发送，是使用TCP。如果要在两个节点间频繁发送消息，比如每秒几百上千条，那样就要注意了。

无论是网游服务器开发的书籍，或是经验老道的工程师，都会告诉你，在发送数据包时，尽可能把小的消息组合为一个比较大的包来发送，毕竟一个TCP包的头也很大，首先是浪费带宽，其次调用底层发送的指令也是有开销的。有工程师告诉我，一般每秒大概是2W次左右。

简单测试一下，先是代码

一个接收消息并马上抛弃的Server：

start() ->
    register(nullserver, self()),
    loop().

loop() ->
    receive
	Any ->
	    loop() %drop message and loop
    end.

一个在循环中向它发送消息的Client：

start() ->
    start_send(100).

start_send(0) ->
    ok;
start_send(N) ->
    {nullserver, '[email protected]'} ! hi,
    start_send(N-1).

然后打开截包工具，运行server和client，截取到接近200个包的发送和接收记录，其中，大部分是这样的数据：

引用

00 14 78 B9 14 BC 00 11-11 9F 91 1A 08 00 45 00
00 45 EE 77 40 00 80 06-80 E4 C0 A8 00 CC DB E8
ED F9 13 58 C1 C6 AA 4E-59 F2 38 CF 22 2D 50 18
FF 19 B9 EE 00 00 00 00-00 19 70 83 68 04 61 06
67 43 CC 00 00 00 01 00-00 00 00 02 43 05 43 BD
83 43 BF                                     

引用

00 14 78 B9 14 BC 00 11-11 9F 91 1A 08 00 45 00
00 45 EE 78 40 00 80 06-80 E3 C0 A8 00 CC DB E8
ED F9 13 58 C1 C6 AA 4E-5A 0F 38 CF 22 2D 50 18
FF 19 B9 D1 00 00 00 00-00 19 70 83 68 04 61 06
67 43 CC 00 00 00 01 00-00 00 00 02 43 05 43 BD
83 43 BF                                      

实际上，只有从 00 00-00 19 这里开始，才是TCP包的内容，前面都是底层协议的数据，就是这样的数据包发送了100次，浪费是巨大的。而且，在消息发送后，还收到同样数目类似

引用

00 11 11 9F 91 1A 00 14-78 B9 14 BC 08 00 45 00
00 28 8C FC 40 00 32 06-30 7D DB E8 ED F9 C0 A8
00 CC C1 C6 13 58 38 CF-22 2D AA 4E 59 F2 50 10
19 20 D7 01 00 00 00 00-00 00 00 00 

         

这样的响应包，也浪费着带宽。


从目前我所阅读过的文档来看，暂时没有有关如何缓存这些消息定期一并发送的参数设置。那么有什么解决办法，我自己有两种。

一种是将要发送的一批Message打包到一个list发送，接收方从list中取出所有message并处理。

另一种是通过一个Proxy，发送方不通过 {Name, Node} ! Message 这种方式来发送，而是通过一个本地的Proxy Process，代理会将所有发送到某个节点的消息累积起来，定时批量发送过去；接收方也有一个Listening Process，它接收批量的Message，遍历后发送给本地的相应进程。

这里是我初步写出来的实现，不太漂亮，仅供参考～

message_agent.erl: 实现消息的批量发送，接收和转发

-module(message_agent).
-export([listen/0, proxy/2, block_exit/1]).
-export([loop_receive/0]).
-define(MAX_BATCH_MESSAGE_SIZE, 50).

listen() ->
    io:format("Message agent server start listen~n"),
    spawn(fun() -> register('MsgServerAgent', self()), loop_receive() end),
    ok.

loop_receive() ->
    receive
	{forward_message, PName, Messages} ->
	    forward_messages(PName, Messages),
            loop_receive();
	Any ->
	    message_agent:loop_receive()
    end.

forward_messages(PName, []) ->
    ok;
forward_messages(PName, [H|T]) ->
    %io:format("Forward message ~w to process ~w~n", [H, PName]),
    catch PName ! H,
    forward_messages(PName, T).


proxy(Node, PName) ->
    spawn_link(fun() -> handle_message_forward(Node, PName, []) end).

block_exit(Agent) ->
    Agent ! {block_wait, self()},
    receive
	{unblock} ->
	    ok
    end.

handle_message_forward(Node, PName, Messages) ->
    receive
	{block_wait, Pid} ->
	    catch send_batch(Node, PName, lists:reverse(Messages)),
	    Pid ! {unblock};
	Any ->
	    NewMessages = [Any|Messages],
	    case length(NewMessages)>=?MAX_BATCH_MESSAGE_SIZE of
		true ->
		    send_batch(Node, PName, lists:reverse(NewMessages)),
		    handle_message_forward(Node, PName, []);
		false ->
		    handle_message_forward(Node, PName, NewMessages)
	    end
    after
	0 ->
	    case length(Messages)>0 of
		true ->
		    catch send_batch(Node, PName, lists:reverse(Messages));
		false ->
		    ok
	    end,
	    handle_message_forward(Node, PName, [])
    end.

send_batch(Node, PName, Messages) ->
    %io:format("Send batch message, size ~p~n", [length(Messages)]),
    {'MsgServerAgent', Node} ! {forward_message, PName, Messages}.

使用方式很简单，在接收Message的一端调用 message_agent:listen() 启动监听代理，客户端使用 register(agent, message_agent:proxy(?NODE, 'MsgServer')) 的方式启动代理进程，消息发送给这个代理进程就可以了。下面是我写的简单例子：

-module(message_server).
-export([start/0]).
-define(TIMEOUT_MS, 1000).

start() ->
    io:format("Message server start~n"),
    register('MsgServer', self()),
    message_agent:listen(),
    loop_receive(0).

loop_receive(Count) ->
    receive
	Any ->
	    %io:format("Receive msg ~w~n", [Any]),
            loop_receive(Count+1)
    after
	?TIMEOUT_MS ->
	    if 
		Count>0 ->
		    io:format("Previous receive msg count: ~p~n", [Count]),
		    loop_receive(0);
		true ->
		    loop_receive(0)
	    end
    end.

-module(message_client).
-define(NODE, '[email protected]').
-define(COUNT, 20000).
-export([start/0]).

start() ->
    statistics(wall_clock),
    register(agent, message_agent:proxy(?NODE, 'MsgServer')),
    send_loop(?COUNT).

send_loop(0) ->
    message_agent:block_exit(agent),
    {_, Interval} = statistics(wall_clock),
    io:format("Finished ~p sends in ~p ms, exiting...~n", [?COUNT, Interval]);
send_loop(Count) ->
    agent ! {self(), lalala},
    send_loop(Count-1).

这里要注意的是，消息发送端和接收端都是由一个单独的进程来处理消息。在Erlang的默认堆实现，是私有堆，本地进程间的消息发送是需要拷贝的，在数据量大的时候，该进程堆的垃圾回收会相当频繁。