分布式Netty源碼分析EventLoopGroup及介紹
EventLoopGroup介紹
在前面一篇文章中提到了,EventLoopGroup主要負(fù)責(zé)2個(gè)事情,這里再重復(fù)下:
它主要包含2個(gè)方面的功能,注冊Channel和執(zhí)行一些Runnable任務(wù)。
功能1:先來看看注冊Channel
即將Channel注冊到Selector上,由Selector來調(diào)度Channel的相關(guān)事件,如讀、寫、Accept等事件。
而EventLoopGroup的設(shè)計(jì)是,它包含多個(gè)EventLoop(每一個(gè)EventLoop通常內(nèi)部包含一個(gè)線程),在執(zhí)行上述注冊過程中是需要選擇其中的一個(gè)EventLoop來執(zhí)行上述注冊行為,這里就出現(xiàn)了一個(gè)選擇策略的問題,該選擇策略接口是EventExecutorChooser,你也可以自定義一個(gè)實(shí)現(xiàn)。
從上面可以看到,EventLoopGroup做的工作大部分是一些總體性的工作如初始化上述多個(gè)EventLoop、EventExecutorChooser等,具體的注冊Channel還是交給它內(nèi)部的EventLoop來實(shí)現(xiàn)。
功能2:執(zhí)行一些Runnable任務(wù)
EventLoopGroup繼承了EventExecutorGroup,EventExecutorGroup也是EventExecutor的集合,EventExecutorGroup也是掌管著EventExecutor的初始化工作,EventExecutorGroup對于Runnable任務(wù)的執(zhí)行也是選擇內(nèi)部中的一個(gè)EventExecutor來做具體的執(zhí)行工作。
netty中很多任務(wù)都是異步執(zhí)行的,一旦當(dāng)前線程要對某個(gè)EventLoop執(zhí)行相關(guān)操作,如注冊Channel到某個(gè)EventLoop,如果當(dāng)前線程和所要操作的EventLoop內(nèi)部的線程不是同一個(gè),則當(dāng)前線程就僅僅向EventLoop提交一個(gè)注冊任務(wù),對外返回一個(gè)ChannelFuture。
總結(jié):EventLoopGroup含有上述2種功能,它更多的是一個(gè)集合,但是具體的功能實(shí)現(xiàn)還是選擇內(nèi)部的一個(gè)item元素來執(zhí)行相關(guān)任務(wù)。 這里的內(nèi)部item元素通常即實(shí)現(xiàn)了EventLoop,又實(shí)現(xiàn)了EventExecutor,如NioEventLoop等
繼續(xù)來看看EventLoopGroup的整體類圖
從圖中可以看到有2路分支:
- 1 MultithreadEventLoopGroup:用于封裝多線程的初始化邏輯,指定線程數(shù)等,即初始化對應(yīng)數(shù)量的EventLoop,每個(gè)EventLoop分配到一個(gè)線程
上圖中的newChild方法,NioEventLoopGroup就采用NioEventLoop作為實(shí)現(xiàn),EpollEventLoopGroup就采用EpollEventLoop作為實(shí)現(xiàn)
如NioEventLoopGroup的實(shí)現(xiàn):
protected EventLoop newChild(Executor executor, Object... args) throws Exception { return new NioEventLoop(this, executor, (SelectorProvider) args[0], ((SelectStrategyFactory) args[1]).newSelectStrategy(), (RejectedExecutionHandler) args[2]); }
- 2 EventLoop接口實(shí)現(xiàn)了EventLoopGroup接口,主要因?yàn)镋ventLoopGroup中的功能接口還是要靠內(nèi)部的EventLoop來完成具體的操作
EventLoop介紹
EventLoop主要工作就是注冊Channel,并負(fù)責(zé)監(jiān)控管理Channel的讀寫等事件,這就涉及到不同的監(jiān)控方式,linux下有3種方式來進(jìn)行事件監(jiān)聽
select、poll、epoll
目前java的Selector接口的實(shí)現(xiàn)如下:
PollSelectorImpl
:實(shí)現(xiàn)了poll方式
EPollSelectorImpl
:實(shí)現(xiàn)了epoll方式
而Netty呢則使用如下:
NioEventLoop
:采用的是jdk Selector接口(使用PollSelectorImpl的poll方式)來實(shí)現(xiàn)對Channel的事件檢測
EpollEventLoop
:沒有采用jdk Selector的接口實(shí)現(xiàn)EPollSelectorImpl,而是Netty自己實(shí)現(xiàn)的epoll方式來實(shí)現(xiàn)對Channel的事件檢測,所以在EpollEventLoop中就不存在jdk的Selector。
NioEventLoop介紹
對于NioEventLoopGroup的功能,NioEventLoop都要做實(shí)際的實(shí)現(xiàn),NioEventLoop既要實(shí)現(xiàn)注冊功能,又要實(shí)現(xiàn)運(yùn)行Runnable任務(wù)
對于注冊Channel:NioEventLoop將Channel注冊到NioEventLoop內(nèi)部的PollSelectorImpl上,來監(jiān)聽該Channel的讀寫事件
對于運(yùn)行Runnable任務(wù):NioEventLoop的父類的父類SingleThreadEventExecutor實(shí)現(xiàn)了運(yùn)行Runnable任務(wù),在SingleThreadEventExecutor中,有一個(gè)任務(wù)隊(duì)列還有一個(gè)分配的線程
private final Queue<Runnable> taskQueue; private volatile Thread thread;
NioEventLoop在該線程中不僅要執(zhí)行Selector帶來的IO事件,還要不斷的從上述taskQueue中取出任務(wù)來執(zhí)行這些非IO事件。下面我們來詳細(xì)看下這個(gè)過程
protected void run() { for (;;) { try { switch (selectStrategy.calculateStrategy(selectNowSupplier, hasTasks())) { case SelectStrategy.CONTINUE: continue; case SelectStrategy.SELECT: select(wakenUp.getAndSet(false)); if (wakenUp.get()) { selector.wakeup(); } default: // fallthrough } cancelledKeys = 0; needsToSelectAgain = false; final int ioRatio = this.ioRatio; if (ioRatio == 100) { processSelectedKeys(); runAllTasks(); } else { final long ioStartTime = System.nanoTime(); processSelectedKeys(); final long ioTime = System.nanoTime() - ioStartTime; runAllTasks(ioTime * (100 - ioRatio) / ioRatio); } if (isShuttingDown()) { closeAll(); if (confirmShutdown()) { break; } } } catch (Throwable t) { ... } } }
來詳細(xì)說下這個(gè)過程:
- 1 計(jì)算當(dāng)前是否需要執(zhí)行select過程
如果當(dāng)前沒有Runnable任務(wù),則執(zhí)行select(這個(gè)select過程稍后詳細(xì)來說)。
如果當(dāng)前有Runnable任務(wù),則要去執(zhí)行處理流程,此時(shí)順便執(zhí)行下selector.selectNow(),萬一有事件發(fā)生那就賺了,沒有白走這次處理流程
- 2 根據(jù)IO任務(wù)的時(shí)間占比設(shè)置來執(zhí)行IO任務(wù)和非IO任務(wù),即上面提到的Runnable任務(wù)
如果ioRatio=100則每次都是執(zhí)行全部的IO任務(wù),執(zhí)行全部的非IO任務(wù) 默認(rèn)ioRatio=50,即一半時(shí)間用于處理IO任務(wù),另一半時(shí)間用于處理非IO任務(wù)。怎么去控制非IO任務(wù)所占用時(shí)間呢?
這里是每執(zhí)行64個(gè)非IO任務(wù)(這里可能是每個(gè)非IO任務(wù)比較短暫,減少一些判斷帶來的消耗)就判斷下占用時(shí)間是否超過了上述時(shí)間限制
接下來詳細(xì)看下上述select過程
Selector selector = this.selector; try { int selectCnt = 0; long currentTimeNanos = System.nanoTime(); long selectDeadLineNanos = currentTimeNanos + delayNanos(currentTimeNanos); for (;;) { long timeoutMillis = (selectDeadLineNanos - currentTimeNanos + 500000L) / 1000000L; if (timeoutMillis <= 0) { if (selectCnt == 0) { selector.selectNow(); selectCnt = 1; } break; } // If a task was submitted when wakenUp value was true, the task didn't get a chance to call // Selector#wakeup. So we need to check task queue again before executing select operation. // If we don't, the task might be pended until select operation was timed out. // It might be pended until idle timeout if IdleStateHandler existed in pipeline. if (hasTasks() && wakenUp.compareAndSet(false, true)) { selector.selectNow(); selectCnt = 1; break; } int selectedKeys = selector.select(timeoutMillis); selectCnt ++; if (selectedKeys != 0 || oldWakenUp || wakenUp.get() || hasTasks() || hasScheduledTasks()) { // - Selected something, // - waken up by user, or // - the task queue has a pending task. // - a scheduled task is ready for processing break; } if (Thread.interrupted()) { // Thread was interrupted so reset selected keys and break so we not run into a busy loop. // As this is most likely a bug in the handler of the user or it's client library we will // also log it. // // See https://github.com/netty/netty/issues/2426 if (logger.isDebugEnabled()) { logger.debug("Selector.select() returned prematurely because " + "Thread.currentThread().interrupt() was called. Use " + "NioEventLoop.shutdownGracefully() to shutdown the NioEventLoop."); } selectCnt = 1; break; } long time = System.nanoTime(); if (time - TimeUnit.MILLISECONDS.toNanos(timeoutMillis) >= currentTimeNanos) { // timeoutMillis elapsed without anything selected. selectCnt = 1; } else if (SELECTOR_AUTO_REBUILD_THRESHOLD > 0 && selectCnt >= SELECTOR_AUTO_REBUILD_THRESHOLD) { // The selector returned prematurely many times in a row. // Rebuild the selector to work around the problem. logger.warn( "Selector.select() returned prematurely {} times in a row; rebuilding Selector {}.", selectCnt, selector); rebuildSelector(); selector = this.selector; // Select again to populate selectedKeys. selector.selectNow(); selectCnt = 1; break; } currentTimeNanos = time; } } catch (CancelledKeyException e) { ... }
- 1 首先計(jì)算此次select過程的截止時(shí)間
protected long delayNanos(long currentTimeNanos) { ScheduledFutureTask<?> scheduledTask = peekScheduledTask(); if (scheduledTask == null) { return SCHEDULE_PURGE_INTERVAL; } return scheduledTask.delayNanos(currentTimeNanos); }
這里其實(shí)就是從一個(gè)定時(shí) 任務(wù)隊(duì)列中取出定時(shí)任務(wù),如果有則計(jì)算出離當(dāng)前定時(shí)任務(wù)的下一次執(zhí)行時(shí)間之差,如果沒有則按照固定的1s作為select過程的時(shí)間
- 2 將當(dāng)前時(shí)間差轉(zhuǎn)化成ms
如果當(dāng)前時(shí)間差不足0.5ms的話,即timeoutMillis<=0,并且是第一次執(zhí)行,則認(rèn)為時(shí)間太短執(zhí)行執(zhí)行一次selectNow
- 3 如果有任務(wù),則立即執(zhí)行一次selectNow,跳出for循環(huán)
- 4 然后就是普通的selector.select(timeoutMillis)
在這段時(shí)間內(nèi)如果有事件則跳出for循環(huán),如果沒有事件則已經(jīng)花費(fèi)對應(yīng)的時(shí)間差了,再次執(zhí)行for循環(huán),計(jì)算的timeoutMillis就會(huì)小于0,也會(huì)跳出for循環(huán)
在上述邏輯中,基本selectCnt都是1,不會(huì)出現(xiàn)很多次,而這里針對selectCnt有很多次的處理是基于一個(gè)情況:
selector.select(timeoutMillis)
Selector的正常邏輯是一旦有事件就返回,沒有事件則最多等待timeoutMillis時(shí)間。 然而底層操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)可能有bug,會(huì)出現(xiàn):即使沒有產(chǎn)生事件就直接返回了,并沒有按照要求等待timeoutMillis時(shí)間。
現(xiàn)在的解決辦法就是: 記錄上述出現(xiàn)的次數(shù),一旦超過512這個(gè)閾值(可設(shè)置),就重新建立新的Selector,并將之前的Channel也全部遷移到新的Selector上
至此,NioEventLoop的主邏輯流程就介紹完了,之后就該重點(diǎn)介紹其中對于IO事件的處理了。然后就會(huì)引出來ChannelPipeline的處理流程
EpollEventLoop介紹
EpollEventLoop和NioEventLoop的主流程邏輯基本上是差不多的,不同之處就在于EpollEventLoop用epoll方式替換NioEventLoop中的PollSelectorImpl的poll方式。
這里不再詳細(xì)說明了,之后會(huì)詳細(xì)的說明Netty的epoll方式和jdk中的epoll方式的區(qū)別。
后續(xù)
下一篇就要詳細(xì)描述下NioEventLoop對于IO事件的處理,即ChannelPipeline的處理流程。
以上就是分布式Netty源碼分析EventLoopGroup及介紹的詳細(xì)內(nèi)容,更多關(guān)于分布式Netty EventLoopGroup源碼分析的資料請關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章!
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