两种高效的事件处理模式——Reactor和Proactor模式

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 I/O模型中的同步和异步的区别?

   区分是内核向应用程序通知的是何种I/O事件(就绪事件还是完成事件),以及由谁来完成I/O读写(应用程序还是内核)

1Reactor模式(同步I/O模型通常用于实现Reactor模式)

它要求主线程(I/O处理单元,下同)只负责监听文件描述符上是否有事件发生,有的话就立刻将该事件通知工作线程。除此之外,主线程不做任何其他实质性的工作。读写数据,接受新的连接,以及处理客户请求均在工作线程中完成。

使用同步I/O模型(以epoll_wait为例)实现的Reactor模式的工作流程

(1)主线程往epoll内核事件表中注册socket上的读就绪事件

(2)主线程调用epoll_wait等待socket上有数据可读

(3)当socket上有数据可读时,epoll_wait通知主线程。主线程则将socket可读事件放入请求队列

(4)睡眠在请求队列上的某个工作线程被唤醒,它从socket上读取数据,并处理客户请求,然后往epoll内核事件表中注册该socket上的写就绪事件

(5)主线程调用epoll_wait等待socket可写

(6)当socket可写时,epoll_wait通知主线程,主线程将socket可写事件放入请求队列中

(7)睡眠在请求队列上的某个工作线程被唤醒,它往socket上写入服务器处理客户请求的结果

2Proactor模式

  与Reactor模式不同,将所有I/O操作都交给主线程和内核来处理,工作线程仅仅负责业务逻辑

  使用异步I/O模型实现的Proactor模式的工作流程

(1)主线程调用aio_read函数向内核注册socket上的读完成事件,并告诉内核用户读缓冲区的位置,以及读操作完成时如何通知应用程序(这里以信号为例)

(2)主线程继续处理其他逻辑

(3)当socket上的数据被读入用户缓冲区后,内核将向应用程序发送一个信号,以通知应用程序数据已经可用

(4)应用程序预先定义好的信号处理函数选择一个工作线程来处理客户请求。工作线程处理完客户请求之后,调用aio_write函数向内核注册socket上的写完成事件,并告诉写缓冲区的位置,以及写操作完成时如何通知应用程序

(5)主线程继续处理其他逻辑

(6)当用户缓冲区的数据被写入socket之后,内核将向应用程序发送一个信号,以通知应用程序数据已发送完毕

(7)应用程序预先定义好的信号处理函数选择一个工作线程来做善后处理,比如决定是否关闭socket

3、模拟Proactor模式

  使用同步I/O方式模拟出Proactor模式的一种方法。原理:主线程执行数据读写操作,读写完成之后,主线程向工作线程通知这一“完成事件”,那么从工作线程的角度来看,它们就直接获得了数据读写的结果,接下来要做的只是对读写的结果进行逻辑处理

  使用同步I/O模型(以epoll_wait为例)模拟出的Proactor模式的工作流程如下:

(1)主线程往epoll内核事件表中注册socket上的读就绪事件

(2)主线程调用epoll_wait等待socket上有数据可读

(3)当socket上有数据可读时,epoll_wait通知主线程,主线程从socket循环读取数据,直到没有更多数据可读,然后将读取到的数据封装成一个请求对象并插入请求队列

(4)睡眠在请求队列上的某个工作线程被唤醒,它获得请求对象并处理客户请求,然后往epoll内核事件表中注册socket上的写就绪事件

(5)主线程调用epoll_wait等待socket可写

(6)当socket可写时,epoll_wait通知主线程。主线程往socket上写入服务器处理客户请求的结果

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