線程數(shù),512是否合理?

Web-Server有個(gè)配置，工作線程數(shù)。 Service一般也有個(gè)配置，工作線程數(shù)。

經(jīng)驗(yàn)豐富的架構(gòu)師，懂得如何配置這些參數(shù)，使得系統(tǒng)的性能達(dá)到最優(yōu)：有些業(yè)務(wù)設(shè)置為CPU核數(shù)的2倍，有些業(yè)務(wù)設(shè)置為CPU核數(shù)的8倍，有些業(yè)務(wù)設(shè)置為CPU核數(shù)的32倍。
“線程數(shù)”的設(shè)置依據(jù) ，是本文要討論的問題。
工作線程數(shù)是不是設(shè)置的越大越好？ 答案顯然是 否定的 ： （1）服務(wù)器CPU核數(shù)有限，能夠同時(shí)并發(fā)的線程數(shù)有限，單核CPU設(shè)置1000個(gè)工作線程沒有意義； （2）線程切換有開銷 ，如果線程切換過于頻繁，反而會(huì)使性能降低； ?
調(diào)用sleep()函數(shù)的時(shí)候，線程是否一直占用CPU？ 不占用 ，休眠時(shí)會(huì)把CPU讓出來，給其他需要CPU資源的線程使用。
不止sleep， 一些阻塞調(diào)用 ，例如網(wǎng)絡(luò)編程中的： （1）阻塞accept()，等待客戶端連接； （2）阻塞recv()，等待下游回包； 都會(huì)讓出CPU資源 。
單核CPU，設(shè)置多線程有意義么？ 單核CPU，設(shè)置多線程能否提高并發(fā)性能？ 即使是單核，使用多線程也是 有意義 的，大多數(shù)情況也 能提高并發(fā) ： （1）多線程編碼可以讓代碼更加清晰 ，例如：IO線程收發(fā)包，Worker線程進(jìn)行任務(wù)處理，Timeout線程進(jìn)行超時(shí)檢測(cè)； （2）如果有一個(gè)任務(wù)一直占用CPU資源在進(jìn)行計(jì)算，此時(shí)增加線程并不能增加并發(fā)，例如以下代碼會(huì)一直占用CPU，并使得CPU占用率達(dá)到100%： ?while(1){ i++; } （3）通常來說，Worker線程一般不會(huì)一直占用CPU進(jìn)行計(jì)算，此時(shí)即使CPU是單核，增加Worker線程也能夠提高并發(fā)，因?yàn)檫@個(gè)線程在休息的時(shí)候，其他的線程可以繼續(xù)工作； ?

常見服務(wù)線程模型有幾種？

了解常見的服務(wù)線程模型，有助于理解服務(wù)并發(fā)的原理，一般來說互聯(lián)網(wǎng)常見的服務(wù)線程模型有 兩種 ： （1）IO線程 與 工作線程 通過 任務(wù)隊(duì)列 解耦； （2）純異步；
第一種，IO線程與工作線程通過隊(duì)列解耦類模型。
如上圖，大部分Web-Server與服務(wù)框架都是使用這樣的一種“IO線程與Worker線程通過隊(duì)列解耦”類線程模型： （1）有少數(shù)幾個(gè)IO線程監(jiān)聽上游發(fā)過來的請(qǐng)求，并進(jìn)行收發(fā)包（生產(chǎn)者）； （2）有一個(gè)或者多個(gè)任務(wù)隊(duì)列，作為IO線程與Worker線程異步解耦的數(shù)據(jù)傳輸通道（臨界資源）； （3）有多個(gè)工作線程執(zhí)行真正的任務(wù)（消費(fèi)者）；
這個(gè)線程模型應(yīng)用很廣，符合大部分場(chǎng)景，這個(gè)線程模型的特點(diǎn)是，工作線程內(nèi)部是同步阻塞執(zhí)行任務(wù)的，因此 可以通過增加Worker線程數(shù)來增加并發(fā)能力 ，今天要討論的重點(diǎn)是“該模型Worker線程數(shù)設(shè)置為多少能達(dá)到最大的并發(fā)”。 ? 第二種，純異步線程模型。 沒有阻塞，這種線程模型只需要設(shè)置很少的線程數(shù)就能夠做到很高的吞吐量，該模型的缺點(diǎn)是： （1）如果使用單線程模式，難以利用多CPU多核的優(yōu)勢(shì)； （2）程序員更習(xí)慣寫同步代碼，callback的方式對(duì)代碼的可讀性有沖擊，對(duì)程序員的要求也更高； （3）框架更復(fù)雜，往往需要server端收發(fā)組件，server端隊(duì)列，client端收發(fā)組件，client端隊(duì)列，上下文管理組件，有限狀態(tài)機(jī)組件，超時(shí)管理組件的支持；
however，這個(gè)模型不是今天討論的重點(diǎn)。 ?

第一類“IO線程與工作線程通過隊(duì)列解耦”類線程模型，工作線程的工作模式是怎么樣的？

了解工作線程的工作模式，對(duì)量化分析線程數(shù)的設(shè)置非常有幫助：
上圖是一個(gè)典型的工作線程的處理過程，從開始處理start到結(jié)束處理end，該任務(wù)的處理共有7個(gè)步驟： （1）從工作隊(duì)列里拿出任務(wù)，進(jìn)行一些本地初始化計(jì)算，例如http協(xié)議分析、參數(shù)解析、參數(shù)校驗(yàn)等； （2） 訪問cache 拿一些數(shù)據(jù)； （3）拿到cache里的數(shù)據(jù)后，再進(jìn)行一些本地計(jì)算，這些計(jì)算和業(yè)務(wù)邏輯相關(guān)； （4）通過 RPC調(diào)用 下游service再拿一些數(shù)據(jù)，或者讓下游service去處理一些相關(guān)的任務(wù)； （5）RPC調(diào)用結(jié)束后，再進(jìn)行一些本地計(jì)算，怎么計(jì)算和業(yè)務(wù)邏輯相關(guān)； （6） 訪問DB 進(jìn)行一些數(shù)據(jù)操作； （7）操作完數(shù)據(jù)庫(kù)之后做一些收尾工作，同樣這些收尾工作也是本地計(jì)算，和業(yè)務(wù)邏輯相關(guān)； ? 分析整個(gè)處理的時(shí)間軸，會(huì)發(fā)現(xiàn)： （1）其中1，3，5，7步驟中（上圖中粉色時(shí)間軸），線程進(jìn)行 本地業(yè)務(wù)邏輯計(jì)算 時(shí)需要占用CPU； （2）而2，4，6步驟中（上圖中橙色時(shí)間軸），訪問cache、service、DB過程中線程處于一個(gè) 等待結(jié)果的狀態(tài) ，不需要占用CPU，進(jìn)一步的分解，這個(gè)“等待結(jié)果”的時(shí)間共分為三部分： 2.1）請(qǐng)求在網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)较掠蔚腸ache、service、DB； 2.2）下游cache、service、DB進(jìn)行任務(wù)處理； 2.3）cache、service、DB將報(bào)文在網(wǎng)絡(luò)上傳回工作線程； ?

如何量化分析，并合理設(shè)置工作線程數(shù)呢？

通過上面的分析，Worker線程在執(zhí)行的過程中： （1）有一部計(jì)算時(shí)間需要占用CPU； （2）另一部分等待時(shí)間不需要占用CPU；
通過量化分析，例如打日志進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，可以統(tǒng)計(jì)出整個(gè)Worker線程執(zhí)行過程中這兩部分時(shí)間的比例，例如： （1）執(zhí)行計(jì)算，占用CPU的時(shí)間（粉色時(shí)間軸）是100ms； （2）等待時(shí)間，不占用CPU的時(shí)間（橙色時(shí)間軸）也是100ms；
得到的結(jié)果是， 這個(gè)線程計(jì)算和等待的時(shí)間是1：1 ，即有50%的時(shí)間在計(jì)算（占用CPU），50%的時(shí)間在等待（不占用CPU）： （1）假設(shè)此時(shí)是單核，則設(shè)置為2個(gè)工作線程就可以把CPU充分利用起來，讓CPU跑到100%； （2）假設(shè)此時(shí)是N核，則設(shè)置為2N個(gè)工作現(xiàn)場(chǎng)就可以把CPU充分利用起來，讓CPU跑到N*100%； ? 當(dāng)當(dāng)當(dāng)當(dāng)！??！
結(jié)論來了 ：
N 核服務(wù)器 ，通過執(zhí)行業(yè)務(wù)的單線程分析出本地計(jì)算時(shí)間為 x ，等待時(shí)間為 y ，則工作線程數(shù)（線程池線程數(shù)）設(shè)置為 N*(x+y)/x ，能讓CPU的利用率最大化。
一般來說，非CPU密集型的業(yè)務(wù)（加解密、壓縮解壓縮、搜索排序等業(yè)務(wù)是CPU密集型的業(yè)務(wù)），瓶頸都在后端數(shù)據(jù)庫(kù)訪問或者RPC調(diào)用，本地CPU計(jì)算的時(shí)間很少，所以設(shè)置幾十或者幾百個(gè)工作線程是能夠提升吞吐量的。

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思考題 ： 貴司線程數(shù)設(shè)置為多少？
畫外音：隨手設(shè)了一個(gè)200？