【牛客网C++服务器项目学习】Day12-网络编程的两种事件处理模式

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day12

本该日更的项目学习进度，因为个人原因导致了拖更。虽然该专栏并没有读者，但是我觉得打乱了自己的计划，属实不该。由于课程【4.20】多进程服务器开发之后的学习笔记在pad上，暂时还没来得及迁移。这篇文章记录的是第五章项目学习的内容。

day x

1. 服务器编程基本框架

项目的改进点在网络存储单元

这个课不可能能够涉及到完整的服务器开发，还需要自己去钻研和学习

两种高效的事件处理模式

准备知识：

阻塞、非阻塞：阻塞是指进程/线程在调用某些阻塞函数后未获得需要的资源时，被放入等待队列中等待的一种状态描述。例如，调用read函数进行数据读取时，进程/线程会被阻塞，一直等到内核将数据准备好，再把数据从内核缓冲区拷贝到用户的程序缓冲区后，read函数才会返回。

阻塞 I/O 好比，你去饭堂吃饭，但是饭堂的菜还没做好，然后你就一直在那里等啊等，等了好长一段时间终于等到饭堂阿姨把菜端了出来（数据准备的过程），但是你还得继续等阿姨把菜（内核空间）打到你的饭盒里（用户空间），经历完这两个过程，你才可以离开。

非阻塞 I/O 好比，你去了饭堂，问阿姨菜做好了没有，阿姨告诉你没，你就离开了，过几十分钟，你又来饭堂问阿姨，阿姨说做好了，于是阿姨帮你把菜打到你的饭盒里，这个过程你是得等待的。

同步、异步：同步和异步相较于【阻塞/非阻塞】是一种抽象的概念。它是一种消息通知机制。在我看来，阻塞和非阻塞是同步/异步技术理念的具体实现方式。同步是指调用方法在没得到返回结果之前，会在原地一直等待（等待的方式有两种：一是放入线程/进程等待队列中，二是while循环忙等待）。实现异步的函数有：aio_read, aio_write

异步 I/O 好比，你让饭堂阿姨将菜做好并把菜打到饭盒里后，把饭盒送到你面前，整个过程你都不需要任何等待。

Reactor：
- Reactor是网络编程中的一种非阻塞、同步事件处理模式。其主要的特点是将监听客户端连接和处理事件进行分离，更具体的讲，是使用Reactor负责监听的和分发事件，在处理资源池（线程池）中进行事件的处理。
- Reactor的模式是灵活多变的：
- 单Reactor + 单进程/线程（redis使用该模式）
- 单Reactor + 多进程/线程（本项目使用的模式）
- 多Reactor + 多进程/线程（Netty、Memcache、Ngnix）

在单Reactor + 多线程的模式中，引入了一个线程池的概念：

所谓线程池，是在内核中开辟一块内存，在客户端连接到来之前提前创建好。每建立一个客户端连接，便从线程池中分配一个线程给该客户端，客户端连接结束后，将该线程还给线程池。
- 线程池的好处是可以避免频繁的创建和销毁线程。

各种类型的Reactor的优缺点：

单Reactor + 单线程：优点是简单，上手快，没有多线程之间的资源竞争问题。但是缺点是无法充分利用多核CPU的性能。（不过在redis上性能瓶颈不是CPU的性能）
单Reactor + 多线程：效率高，能够充分利用多核CPU的性能优势。缺点是：使用多线程开发的话需要在各自线程上加锁保护临界区数据，比较复杂
多Reactor + 多线程：效率高，相较于【单Reactor + 多线程】能够处理更高的并发情况，此外子线程在业务处理完成后，无需将数据返还到主线程中进行发送，可以直接在子线程中发送给客户端。
Proactor
- Proactor模式是一种基于异步I/O的事件处理模式。（异步I/O就没有阻塞和非阻塞的区别了）。
- 异步I/O的调试比较复杂。

可惜的是，在 Linux 下的异步 I/O 是不完善的，aio 系列函数是由 POSIX 定义的异步操作接口，不是真正的操作系统级别支持的，而是在用户空间模拟出来的异步，并且仅仅支持基于本地文件的 aio 异步操作，网络编程中的 socket 是不支持的，这也使得基于 Linux 的高性能网络程序都是使用 Reactor 方案。
而 Windows 里实现了一套完整的支持 socket 的异步编程接口，这套接口就是 IOCP，是由操作系统级别实现的异步 I/O，真正意义上异步 I/O，因此在 Windows 里实现高性能网络程序可以使用效率更高的 Proactor 方案。