Linux 高性能服务器编程——高性能服务器程序框架
模块
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单个服务器程序
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服务器集群
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I/O处理单元
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处理客户连接,读写网络数据
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作为接入服务器,实现负载均衡
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逻辑单元
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业务进程或线程
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逻辑服务器
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网络存储单元
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本地数据库、文件或缓存
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数据库服务器 |
请求队列
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各单元之间的通信方式
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各服务器之间的永久TCP连接
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I/O模型
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读写操作和阻塞阶段
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阻塞I/O
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程序阻塞于读写函数
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I/O复用 |
程序阻塞于I/O复用系统调用,但可同时监听多个I/O事件,对I/O本身的读写操作是非阻塞的
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SIGIO信号
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信号触发读写就绪事件,用户程序执行读写操作,程序没有阻塞阶段
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异步I/O |
内核执行读写操作并触发读写完成事件,程序没有阻塞阶段
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- 它要求主线程只负责监听文件描述上是否有事件发生,有的话就立即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。
- 工作线程负责读写数据,接受新的连接,以及处理客户请求。
流程:
- 主线程往epoll内核事件表中注册socket上的读就绪事件。
- 主线程调用epoll_wait等待socket上有数据可读。
- 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。
- 睡眠在请求队列上的某个工作线程被唤醒,它从socket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。
- 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。
- 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。
- 主线程调用aio_read函数向内核注册socket上的读写完成事件,并告诉内核用户读缓冲区的位置,以及读操作完成后如何通知应用程序。
- 主线程继续处理其他逻辑。
- 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可用。
- 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函数想内核注册socket的写完成事件,并告诉内核用户写缓冲区的位置,以及写操作完成时如何通知应用程序。
- 主线程继续处理其他逻辑。
- 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经发送完毕。
- 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。
- 主线程往epoll内核事件表中注册socket上的读就绪事件。
- 主线程调用epoll_wait等待socket上有数据可读。
- 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。
- 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。
- 主线程调用epoll_wait等待socket可写。
- 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。
流程图如下:
- 半同步/半异步模式
- 领导者/追随者模式
半同步/半异步模式
- 异步线程只有一个,由主线程来充当,负责监听所有socket上的事件。
- 如果有新的连接请求,主线程就接受之,以得到新的连接socket
- 在epoll内核事件表中注册该socket上的读写事件
- 如果连接socket上有读写事件发生,即有新的客户请求到来或有数据要发送到客户端,主线程就将该连接socket插入请求队列。
- 所有工作线程都睡眠在请求队列上,当有任务到来时,它们将通过竞争获得任务的接管权。
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