Netty高并发原理

    Netty是一个高性能 事件驱动的异步的非堵塞的IO(NIO)框架，用于创建TCP等底层的链接，基于Netty能够创建高性能的Http服务器。支持HTTP、 WebSocket 、Protobuf、 Binary TCP |和UDP，Netty已经被不少高性能项目做为其Socket底层基础，如HornetQ Infinispan Vert.x
Play Framework Finangle和 Cassandra。其竞争对手是：Apache MINA和 Grizzly。

    传统堵塞的IO读取以下：

InputStream is = new FileInputStream("input.bin");

int byte = is.read(); // 当前线程等待结果到达直至错误

而使用NIO以下：

while (true) {

　selector.select(); // 从多个通道请求事件

　Iterator it = selector.selectedKeys().iterator();

　while (it.hasNext()) {

　　SelectorKey key = (SelectionKey) it.next();

　　handleKey(key);

　　it.remove();

　}

｝

 

堵塞与非堵塞原理

传统硬件的堵塞以下，从内存中读取数据，而后写到磁盘，而CPU一直等到磁盘写完成，磁盘的写操做是慢的，这段时间CPU被堵塞不能发挥效率。

使用非堵塞的DMA以下图：CPU只是发出写操做这样的指令，作一些初始化工做，DMA具体执行，从内存中读取数据，而后写到磁盘，当完成写后发出一个中断事件给CPU。这段时间CPU是空闲的，能够作别的事情。这个原理称为Zero.copy零拷贝。

 

Netty底层基于上述Java NIO的零拷贝原理实现：

 

比较

• Tomcat是一个Web服务器，它是采起一个请求一个线程，当有1000客户端时，会耗费不少内存。一般一个线程将花费 256kb到1mb的stack空间。
• Node.js是一个线程服务于全部请求，在错误处理上有限制
• Netty是一个线程服务于不少请求，以下图，当从Java NIO得到一个Selector事件，将激活通道Channel。

演示

Netty的使用代码以下：

Channel channel = ...

ChannelFuture cf = channel.write(data);

cf.addListener(

　　new ChannelFutureListener() {

　　　@Override

　　　public void operationComplete(ChannelFuture future)　throws Exception {

　　　　　if(!future.isSuccess() {

　　　　　　　　future.cause().printStacktrace();

　　　　　　　　...

　　　　　}

　　　　　...

　　　}

});

...

cf.sync();

 

经过引入观察者监听，当有数据时，将自动激活监听者中的代码运行。

咱们使用Netty创建一个服务器代码：

public class EchoServer {

    private final int port;

    public EchoServer(int port) { 

        this.port = port; 

    }

    public void run() throws Exception { 

        // Configure the server. 

        EventLoopGroup bossGroup = new NioEventLoopGroup(); 

        EventLoopGroup workerGroup = new NioEventLoopGroup(); 

        try { 

            ServerBootstrap b = new ServerBootstrap(); 

            b.group(bossGroup, workerGroup).channel(NioServerSocketChannel.class).option(ChannelOption.SO_BACKLOG, 100) 

                   .handler(new LoggingHandler(LogLevel.INFO)).childHandler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() { 

                       @Override 

                       public void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception { 

                           ch.pipeline().addLast( 

                           // new LoggingHandler(LogLevel.INFO), 

                                   new EchoServerHandler()); 

                       } 

                   });

            // Start the server. 

            ChannelFuture f = b.bind(port).sync();

            // Wait until the server socket is closed. 

            f.channel().closeFuture().sync(); 

        } finally { 

            // Shut down all event loops to terminate all threads. 

            bossGroup.shutdownGracefully(); 

            workerGroup.shutdownGracefully(); 

        } 

    }

 }

这段代码调用：在9999端口启动

new EchoServer(9999).run();

咱们须要完成的代码是EchoServerHandler：

public class EchoServerHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter {

    private static final Logger logger = Logger.getLogger(EchoServerHandler.class.getName());

    @Override 

    public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception { 

        ctx.write(msg); 

    }

    @Override 

    public void channelReadComplete(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception { 

        ctx.flush(); 

    }

    @Override 

    public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) { 

        // Close the connection when an exception is raised. 

        logger.log(Level.WARNING, "Unexpected exception from downstream.", cause); 

        ctx.close(); 

    } 

}

 

原理

    一个Netty服务器的原理以下：

    图中每次请求的读取是经过UpStream来实现，而后激活咱们的服务逻辑如EchoServerHandler，而服务器向外写数据，也就是响应是经过DownStream实现的。每一个通道Channel包含一对UpStream和DownStream，以及咱们的handlers（EchoServerHandler），以下图，这些都是经过channel pipeline封装起来的，数据流在管道里流动，每一个Socket对应一个ChannelPipeline。

    CHANNELPIPELINE是关键，它相似Unix的管道，有如下做用：

• 为每一个Channel 保留 ChannelHandlers ，如EchoServerHandler
• 全部的事件都要经过它
• 不断地修改：相似unix的SH管道： echo "Netty is shit...." | sed -e 's/is /is the /'
• 一个Channel对应一个 ChannelPipeline
• 包含协议编码解码 安全验证SSL/TLS和应用逻辑

客户端代码

前面咱们演示了服务器端代码，下面是客户端代码：

public class EchoClient { 

    private final String host; 

    private final int port; 

    private final int firstMessageSize;

    public EchoClient(String host, int port, int firstMessageSize) { 

        this.host = host; 

        this.port = port; 

        this.firstMessageSize = firstMessageSize; 

    }

    public void run() throws Exception { 

        // Configure the client. 

        EventLoopGroup group = new NioEventLoopGroup(); 

        try { 

            Bootstrap b = new Bootstrap(); 

           b.group(group).channel(NioSocketChannel.class).option(ChannelOption.TCP_NODELAY, true).handler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() { 

                @Override 

                public void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception { 

                   ch.pipeline().addLast( 

                   // new LoggingHandler(LogLevel.INFO), 

                           new EchoClientHandler(firstMessageSize)); 

                } 

            });

            // Start the client. 

            ChannelFuture f = b.connect(host, port).sync();

            // Wait until the connection is closed. 

            f.channel().closeFuture().sync(); 

        } finally { 

            // Shut down the event loop to terminate all threads. 

            group.shutdownGracefully(); 

        } 

    } 

}

客户端的应用逻辑EchoClientHandler：

public class EchoClientHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter {

    private static final Logger logger = Logger.getLogger(EchoClientHandler.class.getName());

    private final ByteBuf firstMessage;

    /** 

     * Creates a client-side handler. 

     */ 

    public EchoClientHandler(int firstMessageSize) { 

        if (firstMessageSize <= 0) { 

            throw new IllegalArgumentException("firstMessageSize: " + firstMessageSize); 

        } 

        firstMessage = Unpooled.buffer(firstMessageSize); 

        for (int i = 0; i < firstMessage.capacity(); i++) { 

            firstMessage.writeByte((byte) i); 

        } 

    }

    @Override 

    public void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) { 

        ctx.writeAndFlush(firstMessage); 

        System.out.print("active"); 

    }

    @Override 

    public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception { 

        ctx.write(msg); 

        System.out.print("read"); 

    }

    @Override 

    public void channelReadComplete(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception { 

        ctx.flush(); 

        System.out.print("readok"); 

    }

    @Override 

    public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) { 

        // Close the connection when an exception is raised. 

        logger.log(Level.WARNING, "Unexpected exception from downstream.", cause); 

        ctx.close(); 

    }

}

 

转载自：http://www.jdon.com/concurrent/netty.html