转: IO设计模式:Reactor和Proactor对比

转: https://segmentfault.com/a/1190000002715832

平时接触的开源产品如Redis、ACE,事件模型都使用的Reactor模式;而同样做事件处理的Proactor,由于操作系统的原因,相关的开源产品也少;这里学习下其模型结构,重点对比下两者的异同点;

反应器Reactor

Reactor模式结构

Reactor包含如下角色:

  • Handle 句柄;用来标识socket连接或是打开文件;
  • Synchronous Event Demultiplexer:同步事件多路分解器:由操作系统内核实现的一个函数;用于阻塞等待发生在句柄集合上的一个或多个事件;(如select/epoll;)
  • Event Handler:事件处理接口
  • Concrete Event HandlerA:实现应用程序所提供的特定事件处理逻辑;
  • Reactor:反应器,定义一个接口,实现以下功能:
    1)供应用程序注册和删除关注的事件句柄;
    2)运行事件循环;
    3)有就绪事件到来时,分发事件到之前注册的回调函数上处理;

“反应”器名字中”反应“的由来:

“反应”即“倒置”,“控制逆转”

具体事件处理程序不调用反应器,而是由反应器分配一个具体事件处理程序,具体事件处理程序对某个指定的事件发生做出反应;这种控制逆转又称为“好莱坞法则”(不要调用我,让我来调用你)

业务流程及时序图

  1. 应用启动,将关注的事件handle注册到Reactor中;
  2. 调用Reactor,进入无限事件循环,等待注册的事件到来;
  3. 事件到来,select返回,Reactor将事件分发到之前注册的回调函数中处理;

Proactor模式

Proactor模式结构

Proactor主动器模式包含如下角色

  • Handle 句柄;用来标识socket连接或是打开文件;
  • Asynchronous Operation Processor:异步操作处理器;负责执行异步操作,一般由操作系统内核实现;
  • Asynchronous Operation:异步操作
  • Completion Event Queue:完成事件队列;异步操作完成的结果放到队列中等待后续使用
  • Proactor:主动器;为应用程序进程提供事件循环;从完成事件队列中取出异步操作的结果,分发调用相应的后续处理逻辑;
  • Completion Handler:完成事件接口;一般是由回调函数组成的接口;
  • Concrete Completion Handler:完成事件处理逻辑;实现接口定义特定的应用处理逻辑;

业务流程及时序图

  1. 应用程序启动,调用异步操作处理器提供的异步操作接口函数,调用之后应用程序和异步操作处理就独立运行;应用程序可以调用新的异步操作,而其它操作可以并发进行;
  2. 应用程序启动Proactor主动器,进行无限的事件循环,等待完成事件到来;
  3. 异步操作处理器执行异步操作,完成后将结果放入到完成事件队列;
  4. 主动器从完成事件队列中取出结果,分发到相应的完成事件回调函数处理逻辑中;

对比两者的区别

主动和被动

以主动写为例:

  • Reactor将handle放到select(),等待可写就绪,然后调用write()写入数据;写完处理后续逻辑;
  • Proactor调用aoi_write后立刻返回,由内核负责写操作,写完后调用相应的回调函数处理后续逻辑;

可以看出,Reactor被动的等待指示事件的到来并做出反应;它有一个等待的过程,做什么都要先放入到监听事件集合中等待handler可用时再进行操作;
Proactor直接调用异步读写操作,调用完后立刻返回;

实现

Reactor实现了一个被动的事件分离和分发模型,服务等待请求事件的到来,再通过不受间断的同步处理事件,从而做出反应;

Proactor实现了一个主动的事件分离和分发模型;这种设计允许多个任务并发的执行,从而提高吞吐量;并可执行耗时长的任务(各个任务间互不影响)

优点

Reactor实现相对简单,对于耗时短的处理场景处理高效;
操作系统可以在多个事件源上等待,并且避免了多线程编程相关的性能开销和编程复杂性;
事件的串行化对应用是透明的,可以顺序的同步执行而不需要加锁;
事务分离:将与应用无关的多路分解和分配机制和与应用相关的回调函数分离开来,

Proactor性能更高,能够处理耗时长的并发场景;

缺点

Reactor处理耗时长的操作会造成事件分发的阻塞,影响到后续事件的处理;

Proactor实现逻辑复杂;依赖操作系统对异步的支持,目前实现了纯异步操作的操作系统少,实现优秀的如windows IOCP,但由于其windows系统用于服务器的局限性,目前应用范围较小;而Unix/Linux系统对纯异步的支持有限,应用事件驱动的主流还是通过select/epoll来实现;

适用场景

Reactor:同时接收多个服务请求,并且依次同步的处理它们的事件驱动程序;
Proactor:异步接收和同时处理多个服务请求的事件驱动程序;

参考

《面向模式的软件体系结构 卷2》
《面向模式的软件架构 卷4》

时间: 2024-11-08 11:49:18

转: IO设计模式:Reactor和Proactor对比的相关文章

IO设计模式:Reactor和Proactor对比

IO设计模式:Reactor和Proactor对比 平时接触的开源产品如Redis.ACE,事件模型都使用的Reactor模式:而同样做事件处理的Proactor,由于操作系统的原因,相关的开源产品也少:这里学习下其模型结构,重点对比下两者的异同点: 反应器Reactor Reactor模式结构 Reactor包含如下角色: Handle 句柄:用来标识socket连接或是打开文件: Synchronous Event Demultiplexer:同步事件多路分解器:由操作系统内核实现的一个函数

高性能I/O设计模式Reactor和Proactor

 一般地,I/O多路复用机制都依赖于一个事件多路分离器(Event Demultiplexer).分离器对象可将来自事件源的I/O事件分离出来,并分发到对应的read/write事件处理器(Event Handler).开发人员预先注册需要处理的事件及其事件处理器(或回调函数):事件分离器负责将请求事件传递给事件处理器.两个与事件分离器有关的模 式是Reactor和Proactor.Reactor模式采用同步IO,而Proactor采用异步IO. 在Reactor中,事件分离器负责等待文件描述符

两种高性能 I/O 设计模式 Reactor 和 Proactor

Reactor 和 Proactor 是基于事件驱动,在网络编程中经常用到两种设计模式. 曾经在一个项目中用到了网络库 libevent,也学习了一段时间,其内部实现所用到的就是 Reactor,所知道的还有 ACE:Proactor 模式的库有 Boost.Asio,ACE,暂时没有用过.但我也翻阅了一些文档,理解了它的实现方法.下面是我在学习这两种设计模式过程的笔记. Reactor Reactor,即反应堆.Reactor 的一般工作过程是首先在 Reactor 中注册(Reactor)感

两种高性能I/O设计模式(Reactor/Proactor)的比较

综述 这篇文章探讨并比较两种用于TCP服务器的高性能设计模式. 除了介绍现有的解决方案,还提出了一种更具伸缩性,只需要维护一份代码并且跨平台的解决方案(含代码示例),以及其在不同平台上的微调. 此文还比较了java.c#.c++对各自现有以及提到的解决方案的实现性能. 系统I/O 可分为阻塞型, 非阻塞同步型以及非阻塞异步型[1.2]. 阻塞型I/O意味着控制权只到调用操作结束了才会回到调用者手里. 结果调用者被阻塞了, 这段时间了做不了任何其它事情. 更郁闷的是,在等待IO结果的时间里,调用者

高性能IO设计的Reactor和Proactor模式(转)

在高性能的I/O设计中,有两个比较著名的模式Reactor和Proactor模式,其中Reactor模式用于同步I/O,而Proactor运用于异步I/O操作. 在比较这两个模式之前,我们首先的搞明白几个概念,什么是阻塞和非阻塞,什么是同步和异步,同步和异步是针对应用程序和内核的交互而言的,同步指的是用户进程触发IO操作并等待或者轮询的去查看IO操作是否就绪,而异步是指用户进程触发IO操作以后便开始做自己的事情,而当IO操作已经完成的时候会得到IO完成的通知.而阻塞和非阻塞是针对于进程在访问数据

网络编程:Reactor与Proactor的概念

1.标准定义 两种I/O多路复用模式:Reactor和Proactor 一般地,I/O多路复用机制都依赖于一个事件多路分离器(Event Demultiplexer).分离器对象可将来自事件源的I/O事件分离出来,并分发到对应的read/write事件处理器(Event Handler).开发人员预先注册需要处理的事件及其事件处理器(或回调函数):事件分离器负责将请求事件传递给事件处理器.两个与事件分离器有关的模式是Reactor和Proactor.Reactor模式采用同步IO,而Proact

关于Reactor和Proactor的区别

/*********************************************************************  * Author  : Samson  * Date    : 07/12/2015  * Test platform:  *              gcc (Ubuntu 4.8.2-19ubuntu1) 4.8.2  *              GNU bash, 4.3.11(1)-release (x86_64-pc-linux-gnu)

【Network】一张图看懂 Reactor 与 Proactor 模型的区别

首先来看看Reactor模式,Reactor模式应用于同步I/O的场景.我们以读操作为例来看看Reactor中的具体步骤: 读取操作: 1. 应用程序注册读就需事件和相关联的事件处理器 2. 事件分离器等待事件的发生 3. 当发生读就需事件的时候,事件分离器调用第一步注册的事件处理器 4. 事件处理器首先执行实际的读取操作,然后根据读取到的内容进行进一步的处理 下面我们来看看Proactor模式中读取操作和写入操作的过程: 读取操作: 1. 应用程序初始化一个异步读取操作,然后注册相应的事件处理

Reactor和Proactor模式的讲解(关于异步,同步,阻塞与非阻塞)

在高性能的I/O设计中,有两个比较著名的模式Reactor和Proactor模式,其中Reactor模式用于同步I/O,而Proactor运用于异步I/O操作. 在比较这两个模式之前,我们首先的搞明白几个概念,什么是阻塞和非阻塞,什么是同步和异步,同步和异步是针对应用程序和内核的交互而言的,同步指的是用户进程触发IO操作并等待或者轮询的去查看IO操作是否就绪,而异步是指用户进程触发IO操作以后便开始做自己的事情,而当IO操作已经完成的时候会得到IO完成的通知(异步的特点就是通知).而阻塞和非阻塞