Reactor模型(高并发必备）

Posted 2022-05-09 敲代码的Messi

前言

一般我们做服务器，常常是基于线程架构的
也就是thread-based architecture
这种模式可以用下图来描述：

这种方式适合初中级程序员
优点在于结构清晰，逻辑明了，可读性强
但是缺点也是非常明显的：
每个客户端的请求，都需要一个线程来处理
如果有一万个用户，就需要一万个线程来处理
有十万个用户，就需要开十万个线程
暂且不说十万个，单单一万个线程，仅仅是切换这些线程
基本CPU就废了
处了这个问题，还有另外一个问题，就是无法控制算力
比如一百个线程，可能某一刻，一百个线程都在闲着，CPU闲到发慌
也可能下一刻所有的线程都需要忙起来，CPU瞬间原地爆炸
而且这种情况完全不受服务器控制
也难以预测，完全由用户的行为来主导
注：线程之间会有恶性竞争，比如说，这个客户端连接到一半，又被其他请求挤下去了。

基于上面这种方式的问题
我们有了事件驱动架构（event-driven architecture）
这种架构把要使用CPU的内容定义为一个事件
比如网络编程中的客户端接入、数据读取、数据发送、连接关闭
当有客户端接入的事件发生的时候
我们就安排线程来处理接入
处理完了，就将该事件移出线程，等待其他事件的发生
这种方式有很多好处
比如我们可以控制CPU的利用率
还是上面那个例子，一百个用户连上来
如果某一刻一百个人都在做请求
这个时候我们可以指定几个线程来处理这些请求
没有处理到的用户会在一个事件队列中等候处理
这样不会出现一百个用户同时被处理，但是每个都无法很好的处理（没有了恶行竞争）

Reactor模型

基于事件驱动架构的模式就是Reactor模式
这种模式的典型情况如下图

用户来了，reactor（反应堆）会将事件分发给接收、读取、解码、计算、编码、发送各个处理模块
这些模块没有单独的执行权限
全部靠reactor来分派线程，进而执行内容
这种方式，除非没有任何事件发生
否则线程就一直都会干活
但是再多事件发生，也只会有指定数量的线程在干活
如果硬件性能差，则把数量减少一些
如果硬件性能好，则把线程数量增加一些
整个服务器的性能峰值就可以控制在手上了。
注：我们还可以将将一些功能扔到另一台服务器去做，这就初步形成了一个分布式架构。

在这种反应堆模式中，几个概念是需要强调的
 Handle（句柄）
具体的事件源，可以是文件描述符、网络套接字等等

 Synchronous Event Demultiplexer同步事件分离器
分离器一般是系统的接口
比如select、poll或者epoll函数
这些东西将程序的状态由事件触发状态切换到事件处理状态
比如select会阻塞，直到某个select关注的handle产生事件

 Event Handler事件处理器
这个元素里面一般包含一个回调函数
当handle上产生事件的时候
这个回调函数则可能被执行

 Concrete Event Handler具体的事件处理器
注意，这个一般是事件处理器的子类
会实现具体的回调，完成业务逻辑

 Initiation Dispatcher初始分发器
提供注册、删除与转发event handler的方法
当同步事件分离器（Synchronous Event Demultiplexer）发现某个handle上有事件的时候
就会通知初始分发器（本概念）来调用事件处理器来处理事件

 工作流程
 用户需要在初始分发器中注册具体的事件处理器
说明在什么事件发生的时候，调用本具体的事件处理器
注意，注册的时候，也要事件处理器绑定好对应的句柄

 注册完成后，初始分发器会开启事件循环，然后使得同步事件分离器来等待事件的发生

 当某个句柄上产生的事件为就绪的时候
同步事件分离器就会通知初始化分发器

 初始化分发器会调用事件处理器的回调：
通过事件来定位对应的句柄和句柄回调方法

 具体的事件处理器会调用器内部关联的回调方法来处理具体的事件。