关于Skynet

Skynet 设计目标

Skynet 的核心目标是提供一个轻量级、高性能的服务框架，专注于 多核利用 和 模块化设计，避免传统多线程模型的复杂性，为高并发场景（如游戏服务器）提供可靠的解决方案。它利用 Lua 和 C 的结合，将服务抽象为独立模块，通过消息队列进行通信。

核心解决的问题

服务的隔离与独立运行：通过 Lua 沙盒和轻量级服务模型，每个服务在独立的 Lua 环境中运行，减少多线程模型中的竞争与锁问题。
高效消息通信：使用单向消息传递机制，实现服务间的非阻塞通信，保障线程安全。
服务调度与资源管理：服务仅在处理消息时消耗资源，空闲服务零 CPU 占用。
高性能数据传递：通过零拷贝机制和优化的内存管理，实现同一进程内的高效数据交换。

不解决的问题

Skynet 核心框架明确不涉及以下内容，这些问题交由上层服务或用户代码处理：

进程间通信：核心层仅支持单进程内服务通信，集群通信通过 harbor 服务完成。
错误隔离与自动恢复：服务的健壮性由上层逻辑保障，框架不提供自动化的错误隔离机制。
复杂协议支持：不强制统一数据编码格式，也不内置 RPC 协议，支持用户自定义协议。
跨节点服务同步：集群服务的管理（如全局名字服务）需要独立实现。

设计特点

1. 轻量化和高性能

核心代码精简：核心层仅约 3000 行 C 代码和少量 Lua 代码，便于理解与维护。
高效消息调度：通过两级消息队列（全局队列 + 服务私有队列），优化消息处理的公平性和效率，避免资源饥饿问题。
零拷贝优化：在服务间传递数据时，可以选择零拷贝机制，提升性能。

2. 模块化架构

服务（Service）抽象：每个服务独立运行，拥有唯一的数字标识（handle），服务之间通过消息通信，解耦逻辑。
服务生命周期：服务在接收消息时激活，消息处理完成后挂起，不占用 CPU。
动态加载与扩展：支持 C 模块的动态加载，可轻松扩展功能。

3. 灵活的消息系统

单向消息传递：消息由发送者生成，通过框架传递到接收者，不需要建立持续连接。
Session 标识：通过 session 标识消息请求和响应，支持异步调用和多协议协作。
消息类型（Type）：通过 type 参数区分消息协议组别，便于支持多种通信协议。

4. 多语言支持

Lua 语言：作为默认的逻辑层语言，Lua 的沙盒环境保证服务隔离，协程支持简化异步逻辑。
动态语言兼容性：框架可以嵌入其他动态语言（如 Python），并允许多种语言共存。

5. 集群与扩展

跨节点通信：通过 harbor 服务支持分布式部署，每个节点分配唯一的 harbor id，消息传递透明化。
全局名字服务：通过 master 服务同步全局名字和节点地址。
组播支持：内置组播机制，优化高频多目标消息的发送。

技术实现

1. 消息模型

每个消息由以下信息组成：

struct skynet_message {
    uint32_t source;  // 消息源
    int session;      // 会话标识
    void * data;      // 数据指针
    size_t sz;        // 数据大小
};

消息传递通过全局队列和服务队列实现：
- 全局队列存储不为空的服务队列。
- 服务队列存储该服务的所有未处理消息。

2. 服务的隔离与通信

服务隔离：每个服务运行在独立的 Lua 状态中，通过消息传递进行通信。
消息安全性：Skynet 保证同一时间一个服务仅有一个工作线程处理消息，无需额外的线程安全措施。

3. 数据包管理

默认消息传递中，数据包由发送方分配内存，接收方释放。
提供可选的零拷贝传递模式，避免频繁内存分配和数据复制。

4. Lua 支持

Lua 层封装了底层 API，并通过协程实现异步处理，隐藏回调细节。
提供内置消息协议（Lua 协议），支持直接序列化 Lua 数据类型。

5. 网络支持

Gate 服务：处理外部 TCP 连接，负责协议解析和数据转发。
Connection 服务：用于建立与外部服务的 TCP 连接，支持第三方库的接入。
自定义分包协议：用户可以实现适配不同协议的 Gate 和 Connection 模块。

应用场景

Skynet 的设计目标使其非常适合以下应用场景：

游戏服务器：
- 大型多人在线游戏（MMORPG）。
- 卡牌游戏、MOBA 游戏等高并发类型。
分布式系统：
- 分布式微服务架构。
- 高性能通信中间件。
轻量级服务框架：
- Web 服务器。
- 数据处理与实时计算服务。

Skynet 的设计精髓在于简洁、模块化和高性能。其利用 Actor 模型，结合 Lua 的灵活性和 C 的性能，提供了适合高并发场景的解决方案。通过明确核心职责与上层职责的划分，Skynet 避免了框架本身的复杂性，同时给开发者留下了巨大的扩展空间。

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