介绍

一个服务器如何处理多个客户端连接（read->process->write, RPW），显然是用多线程技术。有一个客户端，对应一个线程。一个线程一般会在read上面卡住（因为线程不知道什么时候有数据需要read），这样一旦同一时间客户端变的越来越多，那么线程不能及时释放掉，就会变得越来越多。创建线程和释放线程又会消耗很多资源，那么线程池就很好的解决这个问题。

解决上述办法途径就是，找到有read需要的连接，而不是一个线程只守着一个连接了。最简单的就是，线程去轮询所有连接，看看哪个连接有数据需要读取。但是引入的另一个问题就是，轮询也要消耗系统资源啊。

对此，解决办法是利用I/O多路复用技术（如select, poll, epoll），告诉线程什么时候有数据，有数据了线程才会去read。线程只需要进行系统调用即可，如果没有需要read的数据，那么就阻塞在系统调用，如果有read的数据，系统会唤醒线程。

一个进程往往会监听多个连接，当这些连接有数据需要读取，那么I/O多路复用技术会回调这个进程。

Reactor 模式

对于I/O多路复用技术的封装，就是Reactor模式，直译成反应堆模式。

Reactor模式包括Reactor和任务执行者：

  • Reactor负责监听和分发事件（类似于老板）

    监听系统调用，并根据事件类型分发给资源池，比如连接事件，读写事件等

  • 任务执行者负责处理事件（类似于工人）

    处理客户端事件，即read->process->write

Reactor可以有单个或者多个，任务执行者也会有单个或者多个进程/线程。因此有以下四种模式：

  1. 单Reactor - 单进程/线程：该线程需要负责监听和分发，然后负责RPW，之后继续监听。
  2. 单Reactor - 多进程/线程：主线程需要负责监听和分发，还需要负责读取和发送，工人只需要干活即可。
  3. 多Reactor - 单进程/线程：多个老板指挥一个工人干活，显然没有什么意义
  4. 多Reactor - 多进程/线程：主线程负责监听和分发以及连接的建立，子线程又相当于一个“单Reactor - 单进程/线程”，但是不连接建立

许多项目其实都是采用第四种，又简单又高效，第1的实现其实不如第4简单。

Proactor

Proactor是一种异步网络模式，Reactor是一个非阻塞同步网络模式。

在此之前，先搞懂几个概念：阻塞/非阻塞，同步/异步I/O。

  1. 阻塞同步IO
应用进程   |  操作系统
--------------------------
read     ->  数据未准备
                |
                |
             数据准备数据
             拷贝给应用进程
                |
                |
处理      <-   拷贝完成
  1. 非阻塞同步IO
应用进程   |  操作系统
--------------------------
read     ->  数据未准备
         <- 
可以选择干其他事

read     ->  数据未准备
         <-       
可以选择干其他事

read     ->  数据未准备
         <-       
可以选择干其他事

read     ->  数据未准备
                |
             数据准备数据
             拷贝给应用进程
                |
                |
处理      <-   拷贝完成
  1. 异步IO
应用进程   |  操作系统
--------------------------
read     ->  数据未准备
         <-       
可以选择干其他事
                |
             数据准备数据
             拷贝给应用进程
                |
                |
处理      <-   拷贝完成并通知
  • Reactor：由应用进程自己调用read()函数进行读取，监听了待读取事件
  • Proactor：应用进程提供输入缓冲区，系统将数据拷贝至缓冲区，然后再提醒应用进程，监听了读取完成事件