经典网络模子

网络演变过程

linux内核演变：

1、壅闭IO（BIO）

实现

• 简朴的c/s模子，通常一个client分配一个线程处理处罚（可以利用队列+线程池优化模子）
  

缺点

• 并发数量少（线程有限）
  
• 线程上下文切换影响性能（可用线程池缓解）
  

2、非壅闭IO（NIO）

实现

BIO和NIO的区别在于内核中数据尚未停其时：

• 壅闭IO不停处于壅闭状态，直到数据停当并从内核态拷贝到用户态后返回
  
• 非壅闭IO直接返回用户态EWOULDBLOCK错误
  

改进后

可以在一个线程中管理多个client
设置非壅闭IO

• socket方法创建时间第二个参数type设置SOCK_NONBLOCK
  
• fcntl方法第三个参数设置O_NONBLOCK
  

缺点

必要不绝轮训扣问内核数据是否停当，涉及到很多无效的体系调用（system call）
3、IO多路复用第一版（select/poll）

题目点

非壅闭socket不知道什么时间有数据，以是必要自动扣问。
改进

• 每个client都要扣问 —> 批量扣问（体系调用次数 O(n) —> O(1)）
  
• 从自动扣问变成等候关照（体系调用次数降落）
  

缺点

• 每次查询都会把多个client从用户态拷贝到内核态。（管理百万级别及以上的时间会带来很大开销）
  
• 处理处罚有相应的client的时间要遍历全部client判定是否有相应。（暗昧关照）
  

4、IO多路复用第二版（epoll）

改进：

• 监听fd每次全量维护 —> 监听fd初始化 + 增量维护
  
• 暗昧关照 —> 明确关照（内部利用停当列表）
  

5、信号驱动IO

区别

无需进程自动去check生动的socket，把查抄工作交给内核。
缺点

当有大量IO利用时，信号较多，SIGIO处理处罚函数不能及时处理处罚大概导致信号队列溢出，而且内核空间与用户空间的频仍信号交互性能也较低。
6、异步IO（AIO）

区别

• epoll（同步非壅闭IO）封装了一个异步事故的关照机制，不负责IO读写利用
  
• iocp（异步IO）封装了异步的消息事故的关照机制，同时封装了部分IO利用
  

iocp将吸收发送等io利用也封装到了内核中，对处理处罚大量短毗连比力高效。
linux也有AIO，如gcc AIO、libaio等。
流程如下：

小总结

经典网络模子

1、单Reactor单线程

界说：单线程紧张针对IO利用而言，I/O中的accept()、read()、write()都是在一个线程完成的。
题目：

• IO利用和业务逻辑处理处罚利用在一个线程上，大大低沉了I/O哀求的处理处罚服从。
  
• 无法充实利用和发挥多核 CPU 的性能。
  
• 可靠性题目，线程不测制止，大概进入死循环，会导致整个体系通讯模块不可用，不能吸收和处理处罚外部消息，造成节点故障。
  

经典实现

redis：
利用单Reactor单线程，在6.0版本前，核心业务部分利用单线程。官方数据：10万QPS。
6.0版本之后多线程处理处罚网络数据的读写和协议的分析，单线程实行下令。QPS还能进步1~2倍。
   为什么用单线程
  

• 抛开恒久化不谈，Redis是纯内存利用，实行速率非常快，它的性能瓶颈是网络延伸而不是实行速率，因此多线程并不会带来巨大的性能提拔。
  
• 多线程会导致过多的上下文切换，带来不须要的开销。
  
• 引入多线程碰面临线程安全题目
  

    单线程的缺点：次序实行影响后续事故
  2、单Reactor线程池

改进：引入了线程池，用来专门处理处罚业务逻辑利用，提拔I/O相应速率，利用多 CPU 的处理处罚本事。
题目：

• 多线程数据共享和访问比力复杂。
  
• 管理百万级毗连、高并发大数据量时，单个Reactor线程仍然会服从比力低下。
  

3、多Reactor多线程（多进程）

改进：扩展了Reactor。引入多个Reactor。也称为主从布局。父线程和子线程的职责明确。
扩展Reactor可以是多线程也可以是多进程。
方式资源分配经典实现多线程线程之间如果涉及资源竞争的话，必要通过锁来包管同步netty、memcached等多进程必要进程间通讯nginx等4、Proactor

对比Reactor：

• Proactor 在处理处罚高耗时 IO 时的性能要高于 Reactor，但对于低耗时 IO 的实行服从提拔并不显着
  
• Proactor 的异步性使其并发处理处罚本事要强于 Reactor
  
• Proactor 的实现逻辑复杂，编码资本较 Reactor 要高很多
  
• Proactor 的异步高度依靠于利用体系对于异步的支持。若利用体系对异步的支持欠好，Proactor 的性能还不如 Reactor
  
• Reactor 是同步非壅闭网络模子，Proactor 是异步非壅闭网络模子
  

题目：Linux 对 AIO支持的不太友爱

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