一般來(lái)說(shuō),網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)服務(wù)器的實(shí)現(xiàn),我們從設(shè)計(jì)模式的角度看,有兩種設(shè)計(jì)方案可供選擇:
Reactor服務(wù)器,或者Proactor服務(wù)器。無(wú)論是Reactor,或者Proactor,
都是基于事件驅(qū)動(dòng)的架構(gòu)設(shè)計(jì)(Event-driven architecture),
它們的核心是思想是:分離網(wǎng)絡(luò)事件的監(jiān)視,驅(qū)動(dòng)與事物本身的邏輯處理。我們能看到的是:對(duì)任何的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用而言,其對(duì)網(wǎng)絡(luò)事件的監(jiān)視,處理往往是大同小異的,是可以分離出來(lái)作為可復(fù)用組件而存在的。
對(duì)所有這些網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用,所不用的是對(duì)網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求的邏輯處理。不同于Proactor,
或者Reactor,一般的設(shè)計(jì)方法是:

而Proactor, 或者Reactor,設(shè)計(jì)的精髓是:

別看這一點(diǎn)小小的變化,這是所謂的Hollywood Principle: 'Don't call us, we'll call
you'。這是Framework設(shè)計(jì)者慣用的設(shè)計(jì)技巧,依賴倒轉(zhuǎn)(The Dependency-Inversion Principle):
a.
高層模塊不應(yīng)該依賴于低層模塊,應(yīng)當(dāng)依賴于抽象。
b. 抽象不應(yīng)該依賴于細(xì)節(jié),細(xì)節(jié)依賴于抽象。
言歸正傳,我們來(lái)具體談?wù)凴eatctor and
Proactor.
一
、Reactor服務(wù)器實(shí)現(xiàn)。
在Reactor的實(shí)現(xiàn)可分為兩層:
a.Demultiplexing/Dispatching層:獨(dú)立于應(yīng)用邏輯層,捕獲,分發(fā)網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求給具體的網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求處理器。
在這里注意的是,Demultiplexing和Dispatching是兩個(gè)不同的概念,Demultiplexing指的是網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求的偵聽,及其偵聽以后尋找適合的處理器。Dispatching指的是對(duì)處理器的回調(diào)。
b.應(yīng)用邏輯層組件:主要處理與應(yīng)用相關(guān)的事物處理。
其基本的結(jié)構(gòu)圖為

其各個(gè)組成模塊的功能為:
--〉句柄:
調(diào)用操作系統(tǒng)API獲得,用于identify事件源,如:網(wǎng)絡(luò)連接,打開的文件。
--〉同步事件分離器:操作系統(tǒng)功能,通過(guò)API提供,典型的如:
select調(diào)用,如windows平臺(tái)上的WaitForMultileObj
--〉事件處理器:這是Demultiplexing/Dispatching層定義的抽象借口,是Demultiplexing/Dispatching層與應(yīng)用邏輯層之間的協(xié)議約定。應(yīng)用邏輯層依賴于該抽象借口。
--〉具體事件處理器:事件處理器的具體實(shí)現(xiàn),一般來(lái)說(shuō),由應(yīng)用邏輯層組件實(shí)現(xiàn)。
--〉Reactor:提供接口給應(yīng)用邏輯層,注冊(cè)或者反注冊(cè)事件處理器,運(yùn)行應(yīng)用的事件循環(huán)(反復(fù)調(diào)用同步事件分離器),驅(qū)動(dòng)Demultiplexing/Dispatching層。
二
、Proactor服務(wù)器實(shí)現(xiàn)。
在Proactor的實(shí)現(xiàn)也分為兩層:
a.Demultiplexing/Dispatching層:獨(dú)立于應(yīng)用邏輯層,捕獲,分發(fā)網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求給具體的網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求處理器,不同于Reactor的是,這一層的策略處理
基于異步操作,從實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜度上,要復(fù)雜于Reactor。
b.應(yīng)用邏輯層組件:主要處理與應(yīng)用相關(guān)的事物處理。
Proactor基本的結(jié)構(gòu)圖為

--〉句柄:
調(diào)用操作系統(tǒng)API獲得,用于identify事件源,如:網(wǎng)絡(luò)連接,打開的文件。與Reactor不同的是,由于Proactor操作是異步的,所以,與每一個(gè)異步IO操作項(xiàng)關(guān)聯(lián)的,有一個(gè)完成事件(Completion
Event),當(dāng)一個(gè)異步的IO操作執(zhí)行完成后,一個(gè)操作系統(tǒng)的IO子系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)完成事件。
--〉異步操作:一個(gè)異步操作可以是一個(gè)服務(wù)請(qǐng)求的具體實(shí)現(xiàn),如從連接的socket上讀入數(shù)據(jù),或者寫入數(shù)據(jù)到本地磁盤。異步操作的發(fā)起執(zhí)行,并不會(huì)由于慢速的IO而阻塞調(diào)用線程,調(diào)用線程在發(fā)起異步操作之后,可以去做別的事情。這是Proactor能增大服務(wù)器處理吞吐量的關(guān)鍵所在。我們付出的代價(jià)是,開發(fā)的復(fù)雜度要比Reactor。
--〉完成
事件處理器:Demultiplexing/Dispatching層定義的抽象借口。由應(yīng)用邏輯層組件繼承來(lái)實(shí)現(xiàn)這些接口
函數(shù)。
--〉具體完成事件處理器:事件處理器的具體實(shí)現(xiàn)。
--〉異步操作處理器:由native的操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)一個(gè)異步操作完成執(zhí)行時(shí),異步操作處理器會(huì)產(chǎn)生一個(gè)完成事件,然后把這個(gè)完成事件插入到完成事件隊(duì)列。
--〉完成事件隊(duì)列:用于保存異步操作完成事件的隊(duì)列。在windows平臺(tái)上,就是我們所說(shuō)的完成端口。
--〉異步事件分離器:
操作系統(tǒng)功能,通過(guò)API提供。在windows平臺(tái)上,就是GetQueuedCompletionStatus()。異步事件分離器等待在完成事件隊(duì)列上,當(dāng)有完成事件被插入到完成事件隊(duì)列,異步事件分離器會(huì)從完成事件隊(duì)列取出該完成事件,返回給調(diào)用者。
--〉Proactor:運(yùn)行應(yīng)用的事件循環(huán)(反復(fù)調(diào)用異步操作處理器),驅(qū)動(dòng)Demultiplexing/Dispatching層。
--〉發(fā)起者:用于發(fā)起異步IO操作。
三
、選擇?是Reactor,還是Proactor。
在我們實(shí)現(xiàn)我們的服務(wù)器,是選擇Reactor,還是Proactor,個(gè)人認(rèn)為需要考慮的因素是:
1)對(duì)于Reactor而言,好的地方是開發(fā)的復(fù)雜度小于Proactor,但缺點(diǎn)同樣明顯:
第一,基于Reactor實(shí)現(xiàn)的服務(wù)器可擴(kuò)展性不如Proactor,這是由其本質(zhì)決定的。在wiondows平臺(tái)上,無(wú)論是
Select,或者是WaitForMultiObj,其等待的最大handle數(shù)有一個(gè)最大的上限值(默認(rèn)值是64)。
第二,基于Reactor實(shí)現(xiàn)的服務(wù)器服務(wù)請(qǐng)求處理的吞吐量不如Proactor好。特別是當(dāng)對(duì)客戶端的請(qǐng)求處理需要更長(zhǎng)的時(shí)間時(shí),在Reactor的Demultiplexing/Dispatching層,由于Demultiplexing和Dispatching被順序化處理,這樣的話,很容易成為服務(wù)器性能的瓶頸。
2)對(duì)于Proactor,如果你需要一個(gè)高性能的,高吞吐量的,并發(fā)服務(wù)器,Proactor絕對(duì)是首選的解決方案,它的問(wèn)題主要在開發(fā)的難度比較大。
不過(guò),總的來(lái)說(shuō),我們可以看到,基于模式設(shè)計(jì)的Reactor和Proactor,都很好地把Application-Specific的處理邏輯從網(wǎng)絡(luò),IO事件的Demultiplexing/Dispatching中分離出來(lái),對(duì)應(yīng)用程序而言,由于這樣的松耦合關(guān)系,我們的應(yīng)用完全可以在Reactor和Proactor中自由切換,而不需要修改任何的代碼。、
四
、后記。
ACE Framework,對(duì)Reactor和Proactor設(shè)計(jì)模式給出了經(jīng)典的實(shí)現(xiàn)。請(qǐng)參考:
http://www.cs.wustl.edu/~schmidt/
個(gè)人覺(jué)得是很好的學(xué)習(xí)材料。