互斥事件喉圆后倾叶片厚壁轴瓦后峰锯齿冲击脉冲利来国际w66平台恒流量阀厚膜润滑恒幅载荷后视图我们都知道,科技领域的很多思维其实都是来自于现实生活,比如今天要分享的高性能网络通信模型 Reactor 和 Proactor,这巧妙的设计思维相当哇塞。
万丈高楼平地起,要想在技术上有所成就,就一定要修练好内功。随着互联网的快速发展,技术更迭的速度也是超乎想象,也许花大力气掌握的技能几年就过时了(比如 JSP,sturts/sturts2),但是有一些东西却是历久弥新,比如:架构思想,设计思维,掌握了这些精髓,可以帮助你快速适应技术更迭。Reactor 和 Proactor 是网络 IO 处理中两个经典的高性能模型,学习它们可以在网络 IO 处理上获得不一样的认知,两个模型可以高度抽象为下图:
Reactor,中文翻译为”反应器”,它是一个被动过程,可以理解为”当接收到客户端事件后,Reactor 会根据事件类型来调用相应的代码进行处理”。Reactor 模型也叫 Dispatcher 模式,底层是 I/O 多路复用结合线程池,主要是用于服务器端处理高并发网络 IO 请求。Reactor 模型的核心思想可以总结成 2个”3种”:
连接建立后,客户端给服务器端发送写请求,服务器端收到请求,需要从请求中读取内容,这就对应了服务器的读事件;
上述描述了 Reactor 的事件,每个事件都需要有一个专门的负责人,在 Reactor 模型中,这个负责人就是角色,其说明如下:
连接事件由 acceptor 来处理,只负责接收连接;acceptor 在接收连接后,会创建 handler,用于网络连接上对后续读写事件的处理;
在连接事件、读写事件会同时发生的高并发场景中,需要reactor 角色专门监听和分配事件:连接事件交由 acceptor 处理;读写请求交由 handler 处理;
单 Reactor 单线程模型,很容易理解:接受请求、业务处理、响应请求都在一个线程中处理。
如果不是连接建立事件,则 Reactor 会调用连接对应的 Handler(步骤2创建的 Handler)来进行响应;
优点是简单,不存在线程竞争,缺点是无法充分利用和发挥多核 CPU 的性能,当业务耗时很长时,容易造成阻塞利来国际w66平台。
Redis6.0以下的版本使用的是 单 Reactor 单线程模型,因为 Redis使用的是内存,CPU不是性能瓶颈,所以单 Reactor 单线程模型可以支持 Redis 单机服务的高性能,下篇公众号文章,我会分享 Redis是如何驾驭 Reactor模型和 IO 多路复用机制。
鉴于单 Reactor 单线程模式无法充分利用和发挥多核 CPU 的性能,于是就诞生了单 Reactor 多线程模型。
单 Reactor 多线程模型的性能瓶颈在于单个 Reactor 的处理能力,于是我们很自然的想到:能不能增加多个 Reactor来提升性能?于是,多 Reactor 多线程模型就应孕而生。
父线程中 mainReactor 对象通过 select 监控连接建立事件,收到事件后通过 Acceptor 接收,将新的连接分配给某个子线程;
子线程的 subReactor 把 mainReactor 分配的连接加入到连接队列中并进行监听,同时创建一个 Handler 用于处理连接的各种事件;
当有新的事件发生时,subReactor 会调用连接对应的 Handler(步骤2创建的 Handler)来进行响应;
父线程和子线程的职责明确,父线程只负责接收新连接,子线程负责完成后续的业务处理;
父线程和子线程的交互简单,父线程只需要把新连接传给子线程,子线程无须返回数据;
Nginx 采用的是多 Reactor 多进程模型,但方案与标准的多 Reactor 多进程有差异;
到此, Reactor模型就分析完了,需要说明的是:上文讲述的 Reactor 3种线程模型利来国际w66平台,同样可以以进程的方式部署,可能在逻辑处理上和线程有些差异。接下来再分析和 Reactor模型很类似的 Proactor 模型。
Proactor,中文翻译为”前摄器”,乍一看,这个翻译还是挺懵圈的,个人觉得”主动器”更符合 Proactor 模型的本意。Proactor 可以理解为“当有连接、读写等IO事件时,操作系统内核在处理完事件后主动通知我们的程序代码”。
Proactor 根据不同的事件类型回调不同的 Handler 进行业务处理;
Proactor 在处理高耗时 IO 时的性能要高于 Reactor,但对于低耗时 IO 的执行效率提升并不明显;
Proactor 的异步高度依赖于操作系统对于异步的支持。若操作系统对异步的支持不好,Proactor 的性能还不如 Reactor;
Netty5, 它是采用 AIO利来国际w66平台,其网络通信模型就是 Proactor,但该版本已经被不再维护,主要原因是 Linux 目前对于异步的支持不完善,导致 Netty5 花了大代价,性能相对 Netty4 不但没有提升,甚至还会降低。
(1) Reactor 是同步非阻塞网络模型,Proactor 是异步非阻塞网络模型;
(2) Reactor 是 I/O 多路复用和线程池的完美结合;(3) Reactor模型看似高深,其实是生活中很多真实案例的写照,比如:
夜市一个老板一辆推车的单人炒粉模式,从点菜,出餐,结算都是老板一人完成,这个就对应了 单 Reactor单线程模型;
医院叫号看病就对应了 单 Reactor多线程模型,一个叫号机负责叫号,多名医生负责接待病人;
大型餐饮就餐对应了 多 Reactor多线程模型,一个接待员负责接客送客,多名服务员,每名服务员负责几桌客人,然后有专门的端菜人员负责给客人端菜,比如:海底捞;
(4) Reactor思维在日常开发中也会经常使用利来国际w66平台,最常用的是单线程处理,当并发量比较大时引进线程池,把业务细分,专门的线程处理专门的事情,这样就和 Reactor 模型的演变有异曲同工之妙;
(5) Proactor 主要是采用异步的方式来处理 IO 事件(比如:叫外卖,下单支付后不需要关注,直接处理自己的事情,等外卖好了之后,外卖小哥会把主动把外卖送到你手上),不过目前 Linux 对 AIO支持的不太友好,使用该模型的 Netty5 最终也为此夭折了;