一般來說,網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)服務(wù)器的實現(xiàn),我們從設(shè)計模式的角度看,有兩種設(shè)計方案可供選擇:
Reactor服務(wù)器,或者Proactor服務(wù)器。無論是Reactor,或者Proactor,
都是基于事件驅(qū)動的架構(gòu)設(shè)計(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)動與事物本身的邏輯處理。我們能看到的是:對任何的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用而言,其對網(wǎng)絡(luò)事件的監(jiān)視,處理往往是大同小異的,是可以分離出來作為可復(fù)用組件而存在的。
對所有這些網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用,所不用的是對網(wǎng)絡(luò)請求的邏輯處理。不同于Proactor,
或者Reactor,一般的設(shè)計方法是:

而Proactor, 或者Reactor,設(shè)計的精髓是:

別看這一點小小的變化,這是所謂的Hollywood Principle: 'Don't call us, we'll call
you'。這是Framework設(shè)計者慣用的設(shè)計技巧,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)當依賴于抽象。
b. 抽象不應(yīng)該依賴于細節(jié),細節(jié)依賴于抽象。
言歸正傳,我們來具體談?wù)凴eatctor and
Proactor.
一
、Reactor服務(wù)器實現(xiàn)。
在Reactor的實現(xiàn)可分為兩層:
a.Demultiplexing/Dispatching層:獨立于應(yīng)用邏輯層,捕獲,分發(fā)網(wǎng)絡(luò)請求給具體的網(wǎng)絡(luò)請求處理器。
在這里注意的是,Demultiplexing和Dispatching是兩個不同的概念,Demultiplexing指的是網(wǎng)絡(luò)請求的偵聽,及其偵聽以后尋找適合的處理器。Dispatching指的是對處理器的回調(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API提供,典型的如:
select調(diào)用,如windows平臺上的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現(xiàn),一般來說,由應(yīng)用邏輯層組件實現(xiàn)。
--〉Reactor:提供接口給應(yīng)用邏輯層,注冊或者反注冊事件處理器,運行應(yīng)用的事件循環(huán)(反復(fù)調(diào)用同步事件分離器),驅(qū)動Demultiplexing/Dispatching層。
二
、Proactor服務(wù)器實現(xiàn)。
在Proactor的實現(xiàn)也分為兩層:
a.Demultiplexing/Dispatching層:獨立于應(yīng)用邏輯層,捕獲,分發(fā)網(wǎng)絡(luò)請求給具體的網(wǎng)絡(luò)請求處理器,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,與每一個異步IO操作項關(guān)聯(lián)的,有一個完成事件(Completion
Event),當一個異步的IO操作執(zhí)行完成后,一個操作系統(tǒng)的IO子系統(tǒng)會產(chǎn)生一個完成事件。
--〉異步操作:一個異步操作可以是一個服務(wù)請求的具體實現(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實現(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現(xiàn)。
--〉異步操作處理器:由native的操作系統(tǒng)實現(xiàn)。當一個異步操作完成執(zhí)行時,異步操作處理器會產(chǎn)生一個完成事件,然后把這個完成事件插入到完成事件隊列。
--〉完成事件隊列:用于保存異步操作完成事件的隊列。在windows平臺上,就是我們所說的完成端口。
--〉異步事件分離器:
操作系統(tǒng)功能,通過API提供。在windows平臺上,就是GetQueuedCompletionStatus()。異步事件分離器等待在完成事件隊列上,當有完成事件被插入到完成事件隊列,異步事件分離器會從完成事件隊列取出該完成事件,返回給調(diào)用者。
--〉Proactor:運行應(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。
在我們實現(xiàn)我們的服務(wù)器,是選擇Reactor,還是Proactor,個人認為需要考慮的因素是:
1)對于Reactor而言,好的地方是開發(fā)的復(fù)雜度小于Proactor,但缺點同樣明顯:
第一,基于Reactor實現(xiàn)的服務(wù)器可擴展性不如Proactor,這是由其本質(zhì)決定的。在wiondows平臺上,無論是
Select,或者是WaitForMultiObj,其等待的最大handle數(shù)有一個最大的上限值(默認值是64)。
第二,基于Reactor實現(xiàn)的服務(wù)器服務(wù)請求處理的吞吐量不如Proactor好。特別是當對客戶端的請求處理需要更長的時間時,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)對于Proactor,如果你需要一個高性能的,高吞吐量的,并發(fā)服務(wù)器,Proactor絕對是首選的解決方案,它的問題主要在開發(fā)的難度比較大。
不過,總的來說,我們可以看到,基于模式設(shè)計的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,對應(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Reactor和Proactor設(shè)計模式給出了經(jīng)典的實現(xiàn)。請參考:
http://www.cs.wustl.edu/~schmidt/
個人覺得是很好的學(xué)習(xí)材料。