事件驱动模式--Reactor

Posted 2020-10-06 harvyxu

1 Reactor模型

　　Reactor模式是处理并发I/O比较常见的一种模式，用于同步I/O，中心思想是将所有要处理的I/O事件注册到一个中心I/O多路复用器上，同时主线程/进程阻塞在多路复用器上；一旦有I/O事件到来或是准备就绪(文件描述符或socket可读、写)，多路复用器返回并将事先注册的相应I/O事件分发到对应的处理器中。

　　Reactor是一种事件驱动机制，和普通函数调用的不同之处在于：应用程序不是主动的调用某个API完成处理，而是恰恰相反，Reactor逆置了事件处理流程，应用程序需要提供相应的接口并注册到Reactor上，如果相应的事件发生，Reactor将主动调用应用程序注册的接口，这些接口又称为“回调函数”。用“好莱坞原则”来形容Reactor再合适不过了：不要打电话给我们，我们会打电话通知你。

       Reactor模式与Observer模式在某些方面极为相似：当一个主体发生改变时，所有依属体都得到通知。不过，观察者模式与单个事件源关联，而反应器模式则与多个事件源关联 。

 

Reactor模型各模块之间的关系如下图所示：

• Handle（描述符）: 即操作系统中的句柄fd，是对资源在操作系统层面上的一种抽象，它可以是打开的文件、一个连接(Socket)、Timer等。将这个句柄fd注册到Synchronous Event Demultiplexer中，以监听Handle上发生的事件，可以是CONNECT事件，也可以是READ、WRITE、CLOSE事件等。
• Synchronous Event Demultiplexer（同步事件多路分离器）：  阻塞等待被监听的事件集fd_set中的事件发生。等待事件一般使用I/O复用技术实现，在linux系统上一般是select、poll、epol_waitl等系统调用，用来等待一个或多个事件的发生。I/O框架库一般将各种I/O复用系统调用封装成统一的接口，称为事件多路分离器。调用者会被阻塞，直到分离器的描述符集上有事件发生。
• Initiation Dispatcher（启动调度器）：用于管理Event Handler，负责注册、移除EventHandler等，如将EventHandler(事件处理器)注册为响应fd对应事件的回调函数；另外，它还作为Reactor模式的入口，调用Synchronous Event Demultiplexer的select方法阻塞等待事件的发生；当阻塞等待返回时，根据事件发生的Handle将其分发给对应的Event Handler处理，即回调EventHandler中的handle_event()方法。
• Event Handler（事件处理器）：I/O框架库提供的事件处理器通常是由一个或多个模板函数组成的接口。这些模板函数描述了和应用程序相关的对某个事件的操作，用户需要继承它来实现自己的事件处理器，即具体事件处理器。因此，事件处理器中的回调函数一般声明为虚函数，以支持用户拓展。
• Concrete Event Handler（具体的事件处理器）：是事件处理器接口的实现。它实现了应用程序提供的某个服务。每个具体的事件处理器总和一个描述符相关。它使用描述符来识别事件、识别应用程序提供的服务。

2 Reactor的几种模式

在web服务中，很多都涉及基本的操作：read request、decode request、process service、encod reply、send reply等。

（1） 单线程模式

这是最简单的单Reactor单线程模型。Reactor线程是个多面手，负责多路分离套接字，Accept新连接，并分派请求到处理器链中。该模型适用于处理器链中业务处理组件能快速完成的场景。不过这种单线程模型不能充分利用多核资源，所以实际使用的不多。

  

（2） 多线程模式（单Reactor）
该模型在事件处理器（Handler）链部分采用了多线程（线程池），也是后端程序常用的模型。

 

（3） 多线程模式（多个Reactor）
比起第二种模型，它是将Reactor分成两部分，mainReactor负责监听并accept新连接，然后将建立的socket通过多路复用器（Acceptor）分派给subReactor。subReactor负责多路分离已连接的socket，读写网络数据；业务处理功能，其交给worker线程池完成。通常，subReactor个数上可与CPU个数等同。

 

参考：

Reactor - An Object Behavioral Pattern for Demultiplexing and Dispatching Handles for Synchronous Events 

Scalable IO in Java

两种高效的服务器设计模型：Reactor和Proactor模型

Reactor模式详解