干货丨一文看懂KingbaseES进程间消息队列的实现

进程间通信（Interprocess communication）是指在不同进程之间传播或交换信息。

广义上，不同进程通过磁盘文件分享信息，也属于进程间通信的手段，但是一般都不把这算作“进程间通信”。狭义上，进程间通信（以下简称“IPC”，Interprocess communication）是一组编程接口，让程序员能够协调不同进程，使之能在一个操作系统里同时运行，并相互传递、交换信息。一般情况下，IPC的主要目的是数据传输，数据共享，事件通知，资源共享，进程控制。

进程间通信原理示意

根据实现方式的不同，IPC分为七种类型，分别是管道（pipe），命名管道（FIFO），消息队列（MessageQueue），共享存储（SharedMemory），信号量（Semaphore），信号（Signal），套接字（Socket）等。它们具体使用的场景并不相同，一般在无血缘关系进程间的大批量消息通信中，消息队列、共享内存和套接字使用场景较多。

在KingbaseES中的IPC通信中，采用的是基于共享内存的消息队列机制，通过共享内存实现进程间通信，在异步场景下，还需要通知机制。在基于共享内存的消息队列机制上，KingbaseES采用latch机制实现跨进程的信号通知。具体连接和通信流程见下图。

服务端在启动时，会创建latch机制，用于后台进程的连接建立和后台进程的消息处理。守护进程会在全局共享内存中为各个服务端进程创建数组，此数组用于后台进程记录共享内存handle信息，其用于连接信道的建立。后台进程在启动时，创建共享内存，并基于共享内存创建消息队列。然后通过前述的全局数组，记录本进程共享内存的handle，并通过信号通知服务端进程。服务端进程在接收到信号后，Latch机制触发处理，其首先遍历全局连接数组，在发现新连接过来时，触发回调完成连接建立，并通过latch机制，通知对端连接建立完成。后续Backend即可通过消息队列发送消息，通过消息队列接受消息，通过信号通知对端。相应的服务端进程通过遍历所有接收消息队列，接受并处理消息，然后通过发送消息队列逐个发送处理结果，同样通过信号通知对应的后台进程。

这样实现的性能如何呢？在CentOS7.6系统，采用客户端同步，服务端异步的模式，进行了实际测试，结果如下：由此可见，KingbaseES的性能在字节量少时，属于优秀的，在字节量大时也并不很差，在中等字节量时表现出色，KingbaseES具备良好的IPC机制。