提高服务器性能在IO层需要关注两个地方，一个是文件描述符处理，一个是线程调度。在Linux网络编程中，文件描述符就是网络IO操作。

系统调用 listen 用于监听是否有客户端连接，同时维护两个描述符(fd)队列，没完成握手的描述符和完成就绪的描述符。connect 负责从就绪队列取描述符，取出来的描述符 connect_fd 将用于数据通信。

为了避免阻塞监听连接的主线程，通常需要建立子进程或新的线程用这个描述符来进行数据通信。

IO多路复用

如果要实现并发，就要把 connect_fd 分配给线程或进程上。由于可能有多个就绪的描述符，使用IO多路复用（IO Multiplexing）可以批量处理描述符，提高运行效率。

IO多路复用是指使用一个线程来检查多个文件描述符（socket_fd）的就绪状态，比如调用select 和 poll 函数，传入多个文件描述符，如果有一个文件描述符就绪，则返回，否则阻塞直到超时。得到就绪状态后进行真正的操作可以在同一个线程里执行，也可以启动线程执行（比如使用线程池）。

Reactor模式

Reactor事件处理机制为：主程序将事件以及对应事件处理的方法在Reactor上进行注册, 如果相应的事件发生，Reactor将会主动调用事件注册的接口，即回调函数。在网络编程中，这个事件就是网络I/O操作。

通过Reactor的方式，服务器可以将用户线程轮询IO操作状态的工作统一交给 handle_events事件循环进行处理，用户线程注册事件处理器之后可以继续执行做其他的工作。

Reactor线程负责调用内核的 select 函数检查socket状态。当有socket被激活时，则通知相应的用户线程（或执行用户线程的回调函数），执行 handle_event 进行数据读取、处理的工作。

下图为Reactor设计模式的类图。

EventHandler抽象类表示IO事件处理器，有IO事件处理函数handle_event。Reactor类用于管理EventHandler的注册和删除。

Reactor类的handle_events实现事件循环，不断调用多路分离内核函数 select，只要某个文件描述符可读就绪，select 就会返回，handle_events就会调用与文件句柄关联的事件处理器的handle_event进行相关操作。

Proactor模式

Proactor模式完全将IO处理和业务分离，使用异步IO模型，即内核完成数据处理后主动通知给应用处理。

异步IO模型中，用户线程直接使用内核提供的异步IO API发起 read 请求，且发起后立即返回，继续执行用户线程代码。当 read 请求的数据到达时，由内核负责读取socket中的数据，并写入用户指定的缓冲区中。

下图是Proactor设计模式的类图。

用户线程先将调用的 AsynchronousOperation（读/写操作） 和 CompletionHandler（操作完成时的操作） 注册到 AsynchronousOperationProcessor。

AsynchronousOperationProcessor 提供了一组异步操作API给用户线程，AsynchronousOperationProcessor 会开启独立的内核线程执行异步IO操作。

当异步IO操作完成时，AsynchronousOperationProcessor 将 read 的数据和用户线程注册的 CompletionHandler 分发给内部 Proactor。

Proactor 负责将IO完成的信息通知给用户线程，一般是通过回调 CompletionHandler的完成事件处理函数 handle_event，完成异步IO操作过程。

Netty 是一个基于NIO的客户、服务器端的编程框架，使用Netty 可以快速和简单地开发出一个网络应用。Netty就是基于Reactor模式的。

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