【Linux】事件处理模式

服务器框架

• I/O处理单元：处理客户连接、读写网络数据
• 逻辑单元：接收数据后应该做什么例如解析数据、封装响应数据
• 请求队列：I/O处理单元和逻辑单元之间的通信中介，I/O处理单元处理后的数据先送入请求队列再由逻辑单元接收
• 服务器通常要处理三类事件：I/O事件、信号事件(signal/sigaction)以及定时事件(alarm/setitimer)，结合I/O多路复用和多线程/多进程，有两种高效的事件处理模式分别是应用于同步的Reactor模式和应用于异步的Proactor模式

Reactor模式

• 要求主线程负责监听文件描述符上是否有事件发生，有的话则判断是否是新客户端的连接事件，如果是连接事件则由主线程接收连接，而后续的I/O事件则通知工作线程，交给工作线程来处理。除此之外主线程不做任何其他的工作，读写数据在工作线程中完成。
• 工作流程(epoll为例)
  　　1. epoll_ctl()向内核确定并注册需要监听的文件描述符
  　　2. 主线程调用epoll_wait()来等待epoll_event就绪事件即等待文件描述符上有数据可读
  　　3. 当有数据可读时，epoll_wait()通知主线程，主线程将可读事件放入任务队列
  　　4. 唤醒任务队列的工作线程，从文件描述符读取数据并处理客户请求，然后往epoll内核注册文件描述符上的写就绪事件
  　　5. 主线程调用epoll_wait()来等待文件描述符上有数据可写
  　　6. 当有数据可写时，epoll_wait()通知主线程，主线程将可写事件放入任务队列
  　　7. 唤醒任务队列的工作线程，往文件描述符上写入服务器处理客户请求的结果。

Proactor模式

• Proactor模式应用于异步I/O中，将所有的I/O操作都交给主线程和内核来进行处理，工作线程仅仅负责业务逻辑即收到数据后应该做什么。
• 区别于Reactor模式，Proactor模式数据提交到工作线程时已经不需要执行I/O操作，只需要执行逻辑即可

同步I/O模拟Proactor模式

• 主线程执行监听和数据读写操作，读写完成后向工作线程通知，从工作线程的角度来看，它直接获得了数据I/O的结果，和Proactor模式一样，工作线程只需要进行业务逻辑即可。

线程池

• 服务器预先创建一定数量的线程，并将这些线程维护在线程池中。当工作队列有新的任务到来时，不是为每个任务创建新线程，而是从线程池中取出一个空闲线程来执行任务。任务执行完毕后，线程不会被销毁，而是返回到线程池中等待下一次任务分配。这种方式可以减少线程频繁创建和销毁的开销，提高系统资源的利用率和程序的响应速度。需要注意任务队列是共享资源，多线程需要使用互斥锁、条件变量或信号量实现线程同步。