Netty核心——Reactor上篇(八)

针对传统阻塞 I/O 服务模型的 2 个缺点,解决方案:

  1. 基于I/O复用模型:多个网络连接共用一个阻塞对象,应用程序只需要在一个阻塞对象等待,无需阻塞所有连接。当某个连接有新的数据可以处理时,操作系统通知应用程序,线程从阻塞状态返回,开始进行业务处理
  2. 基于线程池复用线程资源:不必再为每个连接创建线程,将连接完成后的业务处理任务分配给线程进行处理,一个线程可以处理多个连接的业务。
  3. Reactor别名
    • 反应器模式
    • 分发者模式(Dispatcher)
    • 通知者模式(notifier)

Reactor模式核心组成部分

Reactor/反应器: 在一个单独的线程中运行,负责监听/Select和分发事件/dispatch,分发给适当的handlers

Handlers/处理程序: Handlers执行IO事件。

Acceptor处理连接

单Reactor单线程模式

  1. Reactor对象通过Select监控客户端请求事件,收到事件后通过Dispatch进行分发
  2. Select实现应用程序通过一个阻塞对象监听多路连接请求
  3. 如果是建立连接请求事件,则由Acceptor通过accept处理连接请求,然后创建一个Handler对象处理连接完成后的后续业务处理
  4. 如果不是建立连接事件,则Reactor会分发调用连接对应的Handler来响应
  5. Handler 会完成 Read-业务处理-Send 的完整业务流程

结合实例,服务器端用一个线程通过多路复用搞定所有的 IO 操作(包括连接,读、写等),编码简单,清晰明了.但是如果客户端连接数量较多,将无法支撑,前面的 NIO 案例就属于这种模型。

 单Reactor单线程模式优缺点分析

  1. 优点:模型简单,没有多线程、进程通信、竞争的问题,全部都在一个线程中完成
  2. 缺点:性能问题,只有一个线程,无法完全发挥多核CPU的性能。Handler在处理某个连接上的业务时,整个进程无法处理其他连接事件,很容易导致性能瓶预
  3. 缺点:可靠性问题,线程意外终止,或者进入死循环,会导致整个系统通信模块不可用,不能接收和处理外部消息,造成节点故障

使用场景:客户端的数量有限,业务处理非常快速,比如 Redis 在业务处理的时间复杂度 O(1) 的情况

单Reactor多线程模式

  1. Reactor对象通过select监控客户端请求事件,收到事件后,通过dispatch进行分发
  2. 如果建立连接请求,则由Acceptor通过accept处理连接请求,然后创建一个Handler对象处理完成连接后的各种事件
  3. 如果不是连接请求,则由 Reactor分发调用连接对应的handler来处理
  4. handler只负责响应事件,不做具体的业务处理,通过read读取数据后,会分发给后面的worker线程池的某个线程处理业务
  5. worker线程池会分配独立线程完成真正的业务,并将结果返回给handler
  6. handler收到响应后,通过send将结果返回给client

单Reactor多线程模式的优缺点分析

  1. 优点:可以充分的利用多核CPU的处理能力
  2. 缺点:多线程数据共享和访向比较复杂,reactor处理所有的事件的监听和响应是在单线程运行,在高并发场景容易出现性能瓶颈