简介

简介：Netty是 一个异步事件驱动的网络应用程序框架，用于快速开发可维护的高性能协议服务器和客户端。

在前面的文章里我介绍了几种I/O模型的，netty则是基于其中的复用I/O实现的。I/O多路复用机制都依赖于一个事件分发器，事件分离器把接收到的客户事件分发到不同的事件处理器中。netty01：netty模型 - 图1

Proactor（异步）和Reactor（同步）是两种经典的多路复用I/O模型，主要用于在高并发、高吞吐量的环境中进行I/O处理。其中netty采用的就是Reactor。下面就来就来介绍下Reactor

Reactor模型

1、 Reactor模式结构

特点：

  1. 事件驱动（event handling）
  2. 可以处理一个或多个输入源（one or more inputs）
  3. 通过Service Handler同步的将输入事件（Event）采用多路复用分发给相应的Request Handler（多个）处理

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netty01：netty模型 - 图3

Handle 句柄；用来标识socket连接或是打开文件；

Synchronous Event Demultiplexer：同步事件多路分解器：由操作系统内核实现的一个函数；用于阻塞等待发生在句柄集合上的一个或多个事件；（如select/epoll；）

Event Handler：事件处理接口

Concrete Event HandlerA：实现应用程序所提供的特定事件处理逻辑；

Reactor：反应器，定义一个接口，实现以下功能：

1）供应用程序注册和删除关注的事件句柄；

2）运行事件循环；

3）有就绪事件到来时，分发事件到之前注册的回调函数上处理；

2、单reactor单线程模型

方案说明：Select是IO复用模型介绍的标准网络编程API，可以实现应用程序通过一个阻塞对象监听多路连接请求

  • 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
  • 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
  • 如果不是建立连接事件，则Reactor会分发调用连接对应的Handler来处理业务
  • Handler会完成Read->业务处理->Send的完整业务流程


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这种模式的缺点在于：

  • 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，但是如果客户端连接数较多，将无法支撑，比如处理一个客户端的业务时，别的客户端的业务请求只能阻塞等待

  • 单线程无法发挥多核CPU的性能

    3、单Reactor多线程

  • Reactor对象通过select监控客户端请求事件，收到事件后，通过dispatcher进行分发如果是建立连接的请求，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

  • 如果不是连接请求，则由Reactor分发调用连接对应的handler进行处理
  • 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
  • worker线程池会分发独立的线程完成真正的业务，并将结果返回给handler
  • handler收到响应的结果后，再通过send将结果返回给client

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优点：

  • 多线程可以充分利用多核CPU的处理能力
  • 采用线程池复用线程，减少创建和销毁线程带来的性能开销

缺点：

  • reactor处理所有事件的监听和响应，在单线程运行，高并发场景下容易出现性能瓶颈

  • 多线程数据共享和访问比较复杂

    4、主从Reactor多线程

  • Reactor主线程MainReactor对象通过select监听连接事件，收到事件后，通过Acceptor处理连接事件

  • 当Acceptor处理连接事件后，MainReactor将连接分配给SubReactor

  • SubReactor将连接加入到连接队列进行监听，并创建handler进行各种事件处理

  • 当有新事件发生时，SubReactor就会调用对应的handler进行处理

  • handler通过Read读取数据，分发给后面的worker线程处理

  • worker线程池会分配独立的worker线程进行业务处理，并返回结果

  • handler收到响应的结果后，再通过send将结果返回给client

  • MainReactor主线程可以关联多个SubReactor子线程


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优点：
主线程与子线程的数据交互简单职责明确，主线程只需要接收新连接，子线程完成后续的业务处理

  • 可以通过扩展多个Reactor子线程的方式来减小单个子线程的压力，提高并发处理能力

  • Netty就是在主从Reactor多线程模型的基础上进行了一定的改进，同时，Kafka的网络架构设计也采用了这种主从Reactor多线程的模型。

补充

1、什么是句柄

https://blog.csdn.net/weixin_44358168/article/details/115868153

参考

https://www.cnblogs.com/billmiao/p/9872222.html

https://www.jianshu.com/p/da96ff9066a3

https://blog.csdn.net/weixin_39615991/article/details/113492375

https://blog.csdn.net/qq924862077/article/details/81026740