Netty之reactor模式
目录
正文
无论是C++还是Java编写的网络框架，大多数都是基于Reactor模式进行设计和开发，Reactor模式基于事件驱动，特别适合处理海量的I/O事件。
1. 单线程模型
Reactor单线程模型，指的是所有的IO操作都在同一个NIO线程上面完成，NIO线程的职责如下：
1）作为NIO服务端，接收客户端的TCP连接；
2）作为NIO客户端，向服务端发起TCP连接；
3）读取通信对端的请求或者应答消息；
4）向通信对端发送消息请求或者应答消息。
Reactor单线程模型示意图如下所示：
图1-1 Reactor单线程模型
由于Reactor模式使用的是异步非阻塞IO，所有的IO操作都不会导致阻塞，理论上一个线程可以独立处理所有IO相关的操作。从架构层面看，一个NIO线程确实可以完成其承担的职责。例如，通过Acceptor类接收客户端的TCP连接请求消息，链路建立成功之后，通过Dispatch将对应的ByteBuffer派发到指定的Handler上进行消息解码。用户线程可以通过消息编码通过NIO线程将消息发送给客户端。
对于一些小容量应用场景，可以使用单线程模型。但是对于高负载、大并发的应用场景却不合适，主要原因如下：
1）一个NIO线程同时处理成百上千的链路，性能上无法支撑，即便NIO线程的CPU负荷达到100%，也无法满足海量消息的编码、解码、读取和发送；
2）当NIO线程负载过重之后，处理速度将变慢，这会导致大量客户端连接超时，超时之后往往会进行重发，这更加重了NIO线程的负载，最终会导致大量消息积压和处理超时，成为系统的性能瓶颈；
3）可靠性问题：一旦NIO线程意外跑飞，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。
为了解决这些问题，演进出了Reactor多线程模型，下面我们一起学习下Reactor多线程模型。
2. 多线程模型
Rector多线程模型与单线程模型最大的区别就是有一组NIO线程处理IO操作，它的原理图如下：
图1-2 Reactor多线程模型
Reactor多线程模型的特点：
1）有专门一个NIO线程-Acceptor线程用于监听服务端，接收客户端的TCP连接请求；
2）网络IO操作-读、写等由一个NIO线程池负责，线程池可以采用标准的JDK线程池实现，它包含一个任务队列和N个可用的线程，由这些NIO线程负责消息的读取、解码、编码和发送；
3）1个NIO线程可以同时处理N条链路，但是1个链路只对应1个NIO线程，防止发生并发操作问题。
在绝大多数场景下，Reactor多线程模型都可以满足性能需求；但是，在极个别特殊场景中，一个NIO线程负责监听和处理所有的客户端连接可能会存在性能问题。例如并发百万客户端连接，或者服务端需要对客户端握手进行安全认证，但是认证本身非常损耗性能。在这类场景下，单独一个Acceptor线程可能会存在性能不足问题，为了解决性能问题，产生了第三种Reactor线程模型-主从Reactor多线程模型。
3. 主从多线程模型
主从Reactor线程模型的特点是：服务端用于接收客户端连接的不再是个1个单独的NIO线程，而是一个独立的NIO线程池。Acceptor接收到客户端TCP连接请求处理完成后（可能包含接入认证等），将新创建的SocketChannel注册到IO线程池（sub reactor线程池）的某个IO线程上，由它负责SocketChannel的读写和编解码工作。Acceptor线程池仅仅只用于客户端的登陆、握手和安全认证，一旦链路建立成功，就将链路注册到后端subReactor线程池的IO线程上，由IO线程负责后续的IO操作。
它的线程模型如下图所示：
图1-3 主从Reactor多线程模型
利用主从NIO线程模型，可以解决1个服务端监听线程无法有效处理所有客户端连接的性能不足问题。因此，在Netty的官方demo中，推荐使用该线程模型。
它的工作流程总结如下：
- 从主线程池中随机选择一个Reactor线程作为Acceptor线程，用于绑定监听端口，接收客户端连接；
- Acceptor线程接收客户端连接请求之后创建新的SocketChannel，将其注册到主线程池的其它Reactor线程上，由其负责接入认证、IP黑白名单过滤、握手等操作；
- 步骤2完成之后，业务层的链路正式建立，将SocketChannel从主线程池的Reactor线程的多路复用器上摘除，重新注册到Sub线程池的线程上，用于处理I/O的读写操作。
事实上，Netty的线程模型并非固定不变，通过在启动辅助类中创建不同的EventLoopGroup实例并通过适当的参数配置，就可以支持上述三种Reactor线程模型。正是因为Netty 对Reactor线程模型的支持提供了灵活的定制能力，所以可以满足不同业务场景的性能诉求。
Netty之reactor模式相关推荐
- Reactor模式详解(转)
在学习netty源码以前,需要熟悉JDK 中的NIO,多线程:了解一些设计模式:例如工厂方法.抽象工厂.建造者.外观.代理等:还有NIO的Reactor和AIO的Proactor模式.下边我转了两篇关 ...
- 【Netty】Netty 简介 ( 原生 NIO 弊端 | Netty 框架 | Netty 版本 | 线程模型 | 线程 阻塞 IO 模型 | Reactor 模式引入 )
文章目录 一. NIO 原生 API 弊端 二. Netty 简介 三. Netty 架构 四. Netty 版本 五. Netty 线程模型 六. 阻塞 IO 线程模型 七. 反应器 ( React ...
- Netty出现的原因以及多种Reactor模式
一.原生NIO存在的问题 NIO的类库与API繁杂,需要熟练掌握Selector.ServerSocketChannel.SocketChannel.Bytebuffer等要求熟悉Java多线程编程和 ...
- Netty基础入门——Reactor模式
文章目录 1. 前言 2. 单线程Reactor模式 3. 多线程Reactor模式 4. Reactor模式和观察者模式 1. 前言 Reactor模式是高性能.高并发技术中非常重要的基础知识,只有 ...
- Netty快速入门与Reactor模式
Netty概述 原生NIO存在的问题 NIO的类库和API繁杂,使用麻烦:需要熟练掌握Selector.ServerSocketChannel.SocketChannel.ByteBuffer等 需要 ...
- 【Netty】反应器 Reactor 模式 ( 单反应器 Reactor 单线程 | 单反应器 Reactor 多线程 )
文章目录 一. 反应器 ( Reactor ) 模式 二. 反应器 ( Reactor ) 模式两大组件 三. 单反应器 ( Reactor ) 单线程 四. 单反应器 ( Reactor ) 单线程 ...
- 高性能IO之Reactor模式
讲到高性能IO绕不开Reactor模式,它是大多数IO相关组件如Netty.Redis在使用的IO模式,为什么需要这种模式,它是如何设计来解决高性能并发的呢? 最最原始的网络编程思路就是服务器用一个w ...
- swing的gui是通过何种模式进行事件响应与监听_【Vert.x准备篇2】C10K问题与Reactor模式...
C10K问题是1999年一个叫Dan Kegel的美国人提出的概念,其中C为concurrently, 10K指的是1万个网络连接, 结合起来意为如何能够做到并发处理1万个连接. 这里首先要澄清一下, ...
- Java进阶（五）Java I/O模型从BIO到NIO和Reactor模式
本文介绍了Java中的四种I/O模型,同步阻塞,同步非阻塞,多路复用,异步阻塞.同时将NIO和BIO进行了对比,并详细分析了基于NIO的Reactor模式,包括经典单线程模型以及多线程模式和多Reac ...
最新文章
- 1085 Perfect Sequence
- linux服务器优化1.0版
- Repeater鼠标经过变色
- 5.3 核函数-机器学习笔记-斯坦福吴恩达教授
- 深度学习笔记第三门课 结构化机器学习项目 第一周 机器学习（ML）策略（1）...
- 1085 PAT单位排行 （25 分
- ucoreOS_lab8 实验报告
- 一个关于Show窗口与Invalidate();顺序问题
- clipse和IDEA快捷键对照表
- FTOUR2 - Free tour II
- Linux模块化增加设备驱动程序
- android root工具twrp,Android手机-全程解析最新Root通用方法
- 做好企业站优化需从5个方面共同考虑
- Unicode、UTF-8、UTF-16之间的区别
- 【深度学习】激活函数：原理+常见激活函数（Sigmoid\Tanh\ReLU\Leaky ReLU\Softmax）
- 羲和能源大数据平台使用教程
- 主机连接校园网，ubuntu虚拟机桥接模式上不了网
- 将动网论坛验证码修改为算术运算提问的验证码
- 最新UI仿水滴筹系统源码+全开源Uniapp开发的
- 什么是网页设计及其六大导航分类