[异步非阻塞I O模型在微服务中的应用]的搜索结果

...ava编程中的同步和异步机制后，我们可以进一步探索这一领域的发展动态和技术实践。近年来，随着云计算、大数据以及微服务架构的普及，对系统并发性能和响应速度的要求越来越高，同步与异步编程模型的重要性愈发凸显。 在Java 9及以上版本中，Reactor和Project Loom项目为异步编程带来了新的可能性。Reactor库是Spring框架基于反应式编程模型的重要组成部分，它提供了一套完整的异步非阻塞API，允许开发者构建高性能、高吞吐的服务端应用。而Project Loom正在研发虚拟线程（Virtual Threads），旨在通过简化轻量级线程的创建和管理，使得开发人员能更容易地编写和维护异步代码，同时提升系统的并发能力。 另外，JDK内置的CompletableFuture类也极大增强了Java对于异步编程的支持，它结合了Future模式和函数式编程思想，可以实现复杂的异步逻辑编排，有助于构建更加简洁且易于理解的异步程序。 在实际应用场景中，例如在处理大量I/O密集型任务时，采用异步编程能够显著提高资源利用率和系统性能。而在需要严格保证数据一致性、顺序执行的任务场景下，则需合理运用同步机制来避免并发问题。 因此，深入研究和熟练掌握Java中的同步与异步编程不仅有利于提升个人技术水平，更能帮助我们应对不断变化的技术挑战，设计出高效、可靠的并发系统。

...实际项目开发中的更多应用场景与最佳实践。近期，随着微服务架构的广泛应用，拦截器在API网关层的角色愈发重要。例如，Netflix Zuul和Spring Cloud Gateway等API网关框架也支持自定义拦截器机制，用于统一处理跨服务的安全认证、限流熔断、日志记录等功能。 此外，在Web安全领域，拦截器常被用来实现更精细的权限控制和会话管理策略。例如，通过集成OAuth2或JWT等身份验证机制，可以在拦截器中实现对请求令牌的有效性校验，从而确保资源服务器的安全访问。 对于性能优化层面，拦截器亦可发挥关键作用，比如进行SQL日志监控以分析数据库查询效率，或者整合AOP（面向切面编程）技术实现更为灵活的事务管理及缓存策略。 同时，结合Spring Boot 2.x的新特性，如反应式编程模型WebFlux，拦截器的设计与实现方式也将有所变化。在响应式场景下，开发者需要关注Reactive HandlerInterceptor接口，以便在异步非阻塞环境下高效地执行预处理和后处理逻辑。 综上所述，拦截器作为Spring生态乃至众多现代Java Web框架中的核心组件之一，其设计与应用值得广大开发者持续关注和深入研究。不断跟进最新的技术和实践案例，将有助于我们更好地运用拦截器解决实际业务问题，提升系统整体质量和稳定性。

...。近日，随着云原生、微服务架构的广泛应用，Netty在网络通信层的地位日益凸显。例如，在Kubernetes等容器编排系统中，服务间的高效通信和资源调度对底层网络库的要求极高，而Netty凭借其异步非阻塞I/O模型以及高度可定制化的特性，成为众多分布式系统的首选。 此外，随着HTTP/3协议的逐渐普及，Netty已迅速跟进支持这一基于QUIC协议的新一代HTTP标准，从而确保在新的网络环境下仍能保持卓越性能。开发者不仅可以利用Netty进行高效的TCP/UDP通信，还可以在最新的互联网传输协议上构建高速、安全的应用服务。 同时，业界也涌现了不少关于Netty深度优化实践的文章与案例，如某知名互联网公司在大规模并发场景下如何调整线程模型以提升服务器响应速度，或是在特定业务场景下如何通过精细化配置Netty参数来节省内存占用、降低延迟。这些实战经验为开发人员提供了宝贵的参考，帮助他们在实际项目中更好地发挥Netty的优势，实现更优的网络性能表现。

...随着云计算、大数据和微服务等技术的快速发展，对高并发、低延迟网络通信的需求日益增强。例如，在云原生架构中，服务间的通信效率直接影响到整体系统的性能和稳定性，而Netty凭借其异步非阻塞I/O模型、高度优化的设计以及丰富生态，成为了众多分布式系统构建时首选的网络通信库。 此外，Netty 5.0版本的开发工作正在积极进行中，社区开发者们正致力于引入更多的新特性以适应现代网络编程挑战，如对HTTP/3协议的支持、更深度的性能优化以及更加友好的API设计，这些都使得Netty继续保持在网络编程领域的领先地位。 同时，对于希望深入了解Netty内部原理与最佳实践的开发者来说，可以阅读《Netty In Action》一书，书中详细剖析了Netty的工作机制，并提供了大量实战案例供读者参考。通过不断跟踪最新的技术动态，结合经典文献学习，开发者能够更好地运用Netty解决实际项目中的复杂网络问题，提升应用系统的整体效能。

...高并发、高性能Web服务开发领域，Tornado以其异步非阻塞I/O模型赢得了广泛的认可。然而，你知道吗，现在Python世界里的那个AsyncIO模块可是越来越牛了，大家都在热议怎么把它和Tornado更好地搭配起来，榨干它们的性能潜力，这已经变成了开发者们茶余饭后、热烈讨论的重点话题。这篇文儿啊，咱们打算用些实实在在的代码实例，再加上抽丝剥茧般的深度解读，手把手教你如何借力AsyncIO这把利器，让你的Tornado应用跑得飞起，优化效果看得见摸得着。 1. Tornado与AsyncIO 相识相知 Tornado作为一款Python Web框架，其核心特性是基于事件驱动的异步编程模型，能够高效处理大量并发连接，特别适合构建实时Web服务。AsyncIO这个家伙，其实是Python标准库里藏着的一个超级实用的异步I/O工具箱。它就像是个厉害的角色，拥有着强大的异步任务协调本领，让咱们平时用的Python能够轻松玩转异步编程，不再受限于同步模式，变得更加灵活高效。 两者虽各有特色，但并非竞争关系，而是可以紧密结合，取长补短，共同服务于对性能有极高要求的应用场景。 2. AsyncIO在Tornado中的运用 示例1：在Tornado中直接使用AsyncIO的async/await语法编写异步处理逻辑： python import asyncio import tornado.ioloop import tornado.web class AsyncHandler(tornado.web.RequestHandler): async def get(self): 使用AsyncIO执行耗时操作 await asyncio.sleep(1) self.write("Hello, Async Tornado!") def make_app(): return tornado.web.Application([ (r"/", AsyncHandler), ]) if __name__ == "__main__": app = make_app() app.listen(8888) tornado.ioloop.IOLoop.current().start() 在这段代码中，我们创建了一个异步处理器AsyncHandler，其中的get方法使用了AsyncIO的asyncio.sleep函数模拟耗时操作。虽然Tornado自身本来就有异步功能，但是在最新版的Tornado 6.0及以上版本里，咱们能够超级顺滑地把AsyncIO的异步编程语法融入进去，这样一来，不仅让代码读起来更加通俗易懂，而且极大地简化了程序结构，变得更加清爽利落。 3. 利用AsyncIO优化Tornado网络I/O 虽然Tornado内置了异步HTTP客户端，但在某些复杂场景下，利用AsyncIO的aiohttp库或其他第三方异步库可能会带来额外的性能提升。 示例2：使用aiohttp替代Tornado HTTPClient实现异步HTTP请求： python import aiohttp import tornado.web import asyncio class AsyncHttpHandler(tornado.web.RequestHandler): async def get(self): async with aiohttp.ClientSession() as session: async with session.get('https://api.example.com/data') as response: data = await response.json() self.write(data) def make_app(): return tornado.web.Application([ (r"/fetch_data", AsyncHttpHandler), ]) if __name__ == "__main__": app = make_app() app.listen(8888) loop = asyncio.get_event_loop() tornado.platform.asyncio.AsyncIOMainLoop().install() tornado.ioloop.IOLoop.current().start() 这里我们在Tornado中引入了aiohttp库来发起异步HTTP请求。注意，为了整合AsyncIO到Tornado事件循环，我们需要安装并启动tornado.platform.asyncio.AsyncIOMainLoop。 4. 思考与讨论 结合AsyncIO优化Tornado性能的过程中，我们不仅获得了更丰富、更灵活的异步编程工具箱，而且能更好地利用操作系统级别的异步I/O机制，从而提高资源利用率和系统吞吐量。当然，具体采用何种方式优化取决于实际应用场景和需求。 总的来说，Tornado与AsyncIO的联姻，无疑为Python高性能Web服务的开发注入了新的活力。在未来的发展旅程上，我们热切期盼能看到更多新鲜、酷炫的创新和突破，让Python异步编程变得更加给力，用起来更顺手，实力也更强大。就像是给它插上翅膀，飞得更高更快，让编程小伙伴们都能轻松愉快地驾驭这门技术，享受前所未有的高效与便捷。

构建微服务架构：Node.js 的实践之旅 1. 引言 在现代软件开发领域，微服务架构因其解耦、灵活扩展和高效运维的特性而备受推崇。嘿，你知道吗？Node.js这家伙，它有个绝活儿，就是那个异步非阻塞I/O模型，加上事件驱动的机制，真是个性能小旋风，在搭建微服务架构时，表现得那叫一个亮眼，有着不可替代的独特优势！本文将带您深入探讨如何利用 Node.js 实现微服务，并通过具体的代码示例来帮助您理解并掌握这一过程。 2. Node.js 与微服务架构的契合点 Node.js 的轻量级和高性能使其成为实现微服务的理想选择。它的设计采用了单线程和事件循环模式，这意味着每个服务能够超级高效地同时应对大批量的请求，就像是一个技艺高超的小哥在忙碌的餐厅里轻松处理众多点单一样。这种机制特别适合搭建那种独立部署、只专心干一件事的微服务模块，让它们各司其职，把单一业务功能发挥到极致。此外，Node.js 生态系统中的大量库和框架（如Express、Koa等）也为快速搭建微服务提供了便利。 3. 利用 Node.js 创建微服务实例 下面我们将通过一个简单的 Node.js 微服务创建示例来演示其实现过程： javascript // 引入 express 框架 const express = require('express'); const app = express(); // 定义一个用户服务接口 app.get('/users', (req, res) => { // 假设我们从数据库获取用户列表 const users = [ { id: 1, name: 'Alice' }, { id: 2, name: 'Bob' } ]; res.json(users); }); // 启动微服务并监听指定端口 app.listen(3000, () => { console.log('User service is running on port 3000...'); }); 上述代码中，我们创建了一个简单的基于 Express 的微服务，它提供了一个获取用户列表的接口。这个啊，其实就是个入门级的小栗子。在真实的项目场景里，这个服务可能会跟数据库或者其他服务“打交道”，从它们那里拿到需要的数据。然后，它会通过API Gateway这位“中间人”，对外提供一个统一的服务接口，让其他应用可以方便地和它互动交流。 4. 微服务间通信 使用gRPC或HTTP 在微服务架构下，各个服务间的通信至关重要。Node.js 支持多种通信方式，例如 gRPC 和 HTTP。以下是一个使用 HTTP 进行微服务间通信的例子： javascript // 在另一个服务中调用上述用户服务 const axios = require('axios'); app.get('/orders/:userId', async (req, res) => { try { const response = await axios.get(http://user-service:3000/users/${req.params.userId}); const user = response.data; // 假设我们从订单服务获取用户的订单信息 const orders = getOrdersFromDatabase(user.id); res.json(orders); } catch (error) { res.status(500).json({ error: 'Failed to fetch user data' }); } }); 在这个例子中，我们的“订单服务”通过HTTP客户端向“用户服务”发起请求，获取特定用户的详细信息，然后根据用户ID查询订单数据。 5. 总结与思考 利用 Node.js 构建微服务架构，我们可以享受到其带来的快速响应、高并发处理能力以及丰富的生态系统支持。不过呢，每种技术都有它最适合施展拳脚的地方和需要面对的挑战。比如说，当碰到那些特别消耗CPU的任务时，Node.js可能就不是最理想的解决方案了。所以在实际操作中，咱们得瞅准具体的业务需求和技术特性，小心翼翼地掂量一下，看怎样才能恰到好处地用 Node.js 来构建一个既结实又高效的微服务架构。就像是做菜一样，要根据食材和口味来精心调配，才能炒出一盘色香味俱全的好菜。同时，随着我们提供的服务越来越多，咱们不得不面对一些额外的挑战，比如怎么管理好这些服务、如何进行有效的监控、出错了怎么快速恢复这类问题。这些问题就像是我们搭建积木过程中的隐藏关卡，需要我们在构建和完善服务体系的过程中，不断去摸索、去改进、去优化，让整个系统更健壮、更稳定。

在深入了解微服务架构中RPC调用超时中断机制的实现后，我们可以进一步探索当前行业对此类问题的研究进展与实践案例。近期，随着云原生技术的发展和Kubernetes等容器编排平台的广泛应用，服务网格（Service Mesh）的概念逐渐成为解决服务间通信、流量控制及熔断限流等问题的新热点。 例如，Istio作为一款开源的服务网格解决方案，内置了丰富的流量管理特性，其中包括对服务间调用的超时设置和重试策略的支持，能够更精细地控制微服务间的交互行为，增强了系统的稳定性和容错性。另外，Envoy代理作为Istio数据平面的核心组件，其通过异步非阻塞模型以及智能的超时与重试机制，在保障性能的同时，有效避免了因第三方服务响应慢而导致的系统级雪崩效应。 此外，阿里巴巴集团在其内部大规模微服务实践中，也深入研究并优化了RPC框架Dubbo的超时控制机制，并结合Hystrix等开源库实现了服务降级和熔断功能，为高并发场景下的服务稳定性提供了有力保障。这些最新的技术动态和实践经验都为我们理解和优化微服务架构中的超时中断机制提供了宝贵的参考依据。 同时，对于分布式系统设计原则的探究也不能忽视，例如《微服务设计模式》一书中提出的“Circuit Breaker”（断路器模式），就详细阐述了如何利用超时中断等手段在系统出现故障时快速隔离问题服务，防止故障蔓延，确保整体系统的可用性。此类理论研究与实操经验相结合，有助于我们不断优化和完善微服务架构中的各类关键组件，以适应日趋复杂的业务需求和技术挑战。

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Please use EVAL.” 127.0.0.1:6379> script load "return 'Hello World'" "470877a599ac74fbfda41caa908de682c5fc7d4b"127.0.0.1:6379> evalsha "470877a599ac74fbfda41caa908de682c5fc7d4b" 0 "Hello World" 3.2.5 自乘案例 Redis 有 incrby 这样的自增命令，但是没有自乘，比如乘以 3，乘以 5。我们可以写一个自乘的运算，让它乘以后面的参数： local curVal = redis.call("get", KEYS[1]) if curVal == false thencurVal = 0 elsecurVal = tonumber(curVal)endcurVal = curVal tonumber(ARGV[1]) redis.call("set", KEYS[1], curVal) return curVal 把这个脚本变成单行，语句之间使用分号隔开 local curVal = redis.call("get", KEYS[1]); if curVal == false then curVal = 0 else curVal = tonumber(curVal) end; curVal = curVal tonumber(ARGV[1]); redis.call("set", KEYS[1], curVal); return curVal script load ‘命令’ 127.0.0.1:6379> script load 'local curVal = redis.call("get", KEYS[1]); if curVal == false then curVal = 0 else curVal = tonumber(curVal) end; curVal = curVal tonumber(ARGV[1]); redis.call("set", KEYS[1], curVal); return curVal' "be4f93d8a5379e5e5b768a74e77c8a4eb0434441" 调用: 127.0.0.1:6379> set num 2OK127.0.0.1:6379> evalsha be4f93d8a5379e5e5b768a74e77c8a4eb0434441 1 num 6 (integer) 12 3.2.6 脚本超时 Redis 的指令执行本身是单线程的，这个线程还要执行客户端的 Lua 脚本，如果 Lua 脚本执行超时或者陷入了死循环，是不是没有办法为客户端提供服务了呢? eval 'while(true) do end' 0 为了防止某个脚本执行时间过长导致 Redis 无法提供服务，Redis 提供了 lua-time-limit 参数限制脚本的最长运行时间，默认为 5 秒钟。 lua-time-limit 5000(redis.conf 配置文件中) 当脚本运行时间超过这一限制后，Redis 将开始接受其他命令但不会执行(以确保脚本的原子性，因为此时脚本并没有被终止)，而是会返回“BUSY”错误。 Redis 提供了一个 script kill 的命令来中止脚本的执行。新开一个客户端: script kill 如果当前执行的 Lua 脚本对 Redis 的数据进行了修改(SET、DEL 等)，那么通过 script kill 命令是不能终止脚本运行的。 127.0.0.1:6379> eval "redis.call('set','gupao','666') while true do end" 0 因为要保证脚本运行的原子性，如果脚本执行了一部分终止，那就违背了脚本原子性的要求。最终要保证脚本要么都执行，要么都不执行。 127.0.0.1:6379> script kill(error) UNKILLABLE Sorry the script already executed write commands against the dataset. You can either wait the scripttermination or kill the server in a hard way using the SHUTDOWN NOSAVE command. 遇到这种情况，只能通过 shutdown nosave 命令来强行终止 redis。 shutdown nosave 和 shutdown 的区别在于 shutdown nosave 不会进行持久化操作，意味着发生在上一次快照后的数据库修改都会丢失。 4、Redis 为什么这么快? 4.1 Redis到底有多快？ 根据官方的数据，Redis 的 QPS 可以达到 10 万左右(每秒请求数)。 4.2 Redis为什么这么快? 总结:1)纯内存结构、2)单线程、3)多路复用 4.2.1 内存 KV 结构的内存数据库，时间复杂度 O(1)。 第二个，要实现这么高的并发性能，是不是要创建非常多的线程? 恰恰相反，Redis 是单线程的。 4.2.2 单线程 单线程有什么好处呢? 1、没有创建线程、销毁线程带来的消耗 2、避免了上线文切换导致的 CPU 消耗 3、避免了线程之间带来的竞争问题，例如加锁释放锁死锁等等 4.2.3 异步非阻塞 异步非阻塞 I/O，多路复用处理并发连接。 4.3 Redis为什么是单线程的? 不是白白浪费了 CPU 的资源吗? 因为单线程已经够用了，CPU 不是 redis 的瓶颈。Redis 的瓶颈最有可能是机器内存或者网络带宽。既然单线程容易实现，而且 CPU 不会成为瓶颈，那就顺理成章地采用单线程的方案了。 4.4 单线程为什么这么快? 因为 Redis 是基于内存的操作，我们先从内存开始说起。 4.4.1 虚拟存储器(虚拟内存 Vitual Memory) 名词解释:主存:内存;辅存:磁盘(硬盘) 计算机主存(内存)可看作一个由 M 个连续的字节大小的单元组成的数组，每个字节有一个唯一的地址，这个地址叫做物理地址(PA)。早期的计算机中，如果 CPU 需要内存，使用物理寻址，直接访问主存储器。 这种方式有几个弊端: 1、在多用户多任务操作系统中，所有的进程共享主存，如果每个进程都独占一块物理地址空间，主存很快就会被用完。我们希望在不同的时刻，不同的进程可以共用同一块物理地址空间。 2、如果所有进程都是直接访问物理内存，那么一个进程就可以修改其他进程的内存数据，导致物理地址空间被破坏，程序运行就会出现异常。 为了解决这些问题，我们就想了一个办法，在 CPU 和主存之间增加一个中间层。CPU 不再使用物理地址访问，而是访问一个虚拟地址，由这个中间层把地址转换成物理地址，最终获得数据。这个中间层就叫做虚拟存储器(Virtual Memory)。 具体的操作如下所示: 在每一个进程开始创建的时候，都会分配一段虚拟地址，然后通过虚拟地址和物理地址的映射来获取真实数据，这样进程就不会直接接触到物理地址，甚至不知道自己调用的哪块物理地址的数据。 目前，大多数操作系统都使用了虚拟内存，如 Windows 系统的虚拟内存、Linux 系统的交换空间等等。Windows 的虚拟内存(pagefile.sys)是磁盘空间的一部分。 在 32 位的系统上，虚拟地址空间大小是 2^32bit=4G。在 64 位系统上，最大虚拟地址空间大小是多少? 是不是 2^64bit=10241014TB=1024PB=16EB?实际上没有用到 64 位，因为用不到这么大的空间，而且会造成很大的系统开销。Linux 一般用低 48 位来表示虚拟地址空间，也就是 2^48bit=256T。 cat /proc/cpuinfo address sizes : 40 bits physical, 48 bits virtual 实际的物理内存可能远远小于虚拟内存的大小。 总结：引入虚拟内存，可以提供更大的地址空间，并且地址空间是连续的，使得程序编写、链接更加简单。并且可以对物理内存进行隔离，不同的进程操作互不影响。还可以通过把同一块物理内存映射到不同的虚拟地址空间实现内存共享。 4.4.2 用户空间和内核空间 为了避免用户进程直接操作内核，保证内核安全，操作系统将虚拟内存划分为两部分，一部分是内核空间(Kernel-space)/ˈkɜːnl /，一部分是用户空间(User-space)。 内核是操作系统的核心，独立于普通的应用程序，可以访问受保护的内存空间，也有访问底层硬件设备的权限。 内核空间中存放的是内核代码和数据，而进程的用户空间中存放的是用户程序的代码和数据。不管是内核空间还是用户空间，它们都处于虚拟空间中，都是对物理地址的映射。 在 Linux 系统中, 内核进程和用户进程所占的虚拟内存比例是 1:3。 当进程运行在内核空间时就处于内核态，而进程运行在用户空间时则处于用户态。 进程在内核空间以执行任意命令，调用系统的一切资源;在用户空间只能执行简单的运算，不能直接调用系统资源，必须通过系统接口(又称 system call)，才能向内核发出指令。 top 命令: us 代表 CPU 消耗在 User space 的时间百分比; sy 代表 CPU 消耗在 Kernel space 的时间百分比。 4.4.3 进程切换(上下文切换) 多任务操作系统是怎么实现运行远大于 CPU 数量的任务个数的? 当然，这些任务实际上并不是真的在同时运行，而是因为系统通过时间片分片算法，在很短的时间内，将 CPU 轮流分配给它们，造成多任务同时运行的错觉。 为了控制进程的执行，内核必须有能力挂起正在 CPU 上运行的进程，并恢复以前挂起的某个进程的执行。这种行为被称为进程切换。 什么叫上下文? 在每个任务运行前，CPU 都需要知道任务从哪里加载、又从哪里开始运行，也就是说，需要系统事先帮它设置好 CPU 寄存器和程序计数器(ProgramCounter)，这个叫做 CPU 的上下文。 而这些保存下来的上下文，会存储在系统内核中，并在任务重新调度执行时再次加载进来。这样就能保证任务原来的状态不受影响，让任务看起来还是连续运行。 在切换上下文的时候，需要完成一系列的工作，这是一个很消耗资源的操作。 4.4.4 进程的阻塞 正在运行的进程由于提出系统服务请求(如 I/O 操作)，但因为某种原因未得到操作系统的立即响应，该进程只能把自己变成阻塞状态，等待相应的事件出现后才被唤醒。 进程在阻塞状态不占用 CPU 资源。 4.4.5 文件描述符 FD Linux 系统将所有设备都当作文件来处理，而 Linux 用文件描述符来标识每个文件对象。 文件描述符(File Descriptor)是内核为了高效管理已被打开的文件所创建的索引，用于指向被打开的文件，所有执行 I/O 操作的系统调用都通过文件描述符;文件描述符是一个简单的非负整数，用以表明每个被进程打开的文件。 Linux 系统里面有三个标准文件描述符。 0:标准输入(键盘); 1:标准输出(显示器); 2:标准错误输出(显示器)。 4.4.6 传统 I/O 数据拷贝 以读操作为例: 当应用程序执行 read 系统调用读取文件描述符(FD)的时候，如果这块数据已经存在于用户进程的页内存中，就直接从内存中读取数据。如果数据不存在，则先将数据从磁盘加载数据到内核缓冲区中，再从内核缓冲区拷贝到用户进程的页内存中。(两次拷贝，两次 user 和 kernel 的上下文切换)。 I/O 的阻塞到底阻塞在哪里? 4.4.7 Blocking I/O 当使用 read 或 write 对某个文件描述符进行过读写时，如果当前 FD 不可读，系统就不会对其他的操作做出响应。从设备复制数据到内核缓冲区是阻塞的，从内核缓冲区拷贝到用户空间，也是阻塞的，直到 copy complete，内核返回结果，用户进程才解除 block 的状态。 为了解决阻塞的问题，我们有几个思路。 1、在服务端创建多个线程或者使用线程池，但是在高并发的情况下需要的线程会很多，系统无法承受，而且创建和释放线程都需要消耗资源。 2、由请求方定期轮询，在数据准备完毕后再从内核缓存缓冲区复制数据到用户空间 (非阻塞式 I/O)，这种方式会存在一定的延迟。 能不能用一个线程处理多个客户端请求? 4.4.8 I/O 多路复用(I/O Multiplexing) I/O 指的是网络 I/O。 多路指的是多个 TCP 连接(Socket 或 Channel)。 复用指的是复用一个或多个线程。它的基本原理就是不再由应用程序自己监视连接，而是由内核替应用程序监视文件描述符。 客户端在操作的时候，会产生具有不同事件类型的 socket。在服务端，I/O 多路复用程序(I/O Multiplexing Module)会把消息放入队列中，然后通过文件事件分派器(File event Dispatcher)，转发到不同的事件处理器中。 多路复用有很多的实现，以 select 为例，当用户进程调用了多路复用器，进程会被阻塞。内核会监视多路复用器负责的所有 socket，当任何一个 socket 的数据准备好了，多路复用器就会返回。这时候用户进程再调用 read 操作，把数据从内核缓冲区拷贝到用户空间。 所以，I/O 多路复用的特点是通过一种机制一个进程能同时等待多个文件描述符，而这些文件描述符(套接字描述符)其中的任意一个进入读就绪(readable)状态，select() 函数就可以返回。 Redis 的多路复用， 提供了 select, epoll, evport, kqueue 几种选择，在编译的时 候来选择一种。 evport 是 Solaris 系统内核提供支持的; epoll 是 LINUX 系统内核提供支持的; kqueue 是 Mac 系统提供支持的; select 是 POSIX 提供的，一般的操作系统都有支撑(保底方案); 源码 ae_epoll.c、ae_select.c、ae_kqueue.c、ae_evport.c 5、内存回收 Reids 所有的数据都是存储在内存中的，在某些情况下需要对占用的内存空间进行回 收。内存回收主要分为两类，一类是 key 过期，一类是内存使用达到上限(max_memory) 触发内存淘汰。 5.1 过期策略 要实现 key 过期，我们有几种思路。 5.1.1 定时过期(主动淘汰) 每个设置过期时间的 key 都需要创建一个定时器，到过期时间就会立即清除。该策略可以立即清除过期的数据，对内存很友好;但是会占用大量的 CPU 资源去处理过期的 数据，从而影响缓存的响应时间和吞吐量。 5.1.2 惰性过期(被动淘汰) 只有当访问一个 key 时，才会判断该 key 是否已过期，过期则清除。该策略可以最大化地节省 CPU 资源，却对内存非常不友好。极端情况可能出现大量的过期 key 没有再次被访问，从而不会被清除，占用大量内存。 例如 String，在 getCommand 里面会调用 expireIfNeeded server.c expireIfNeeded(redisDb db, robj key) 第二种情况，每次写入 key 时，发现内存不够，调用 activeExpireCycle 释放一部分内存。 expire.c activeExpireCycle(int type) 5.1.3 定期过期 源码:server.h typedef struct redisDb { dict dict; / 所有的键值对 /dict expires; / 设置了过期时间的键值对 /dict blocking_keys; dict ready_keys; dict watched_keys; int id;long long avg_ttl;list defrag_later; } redisDb; 每隔一定的时间，会扫描一定数量的数据库的 expires 字典中一定数量的 key，并清除其中已过期的 key。该策略是前两者的一个折中方案。通过调整定时扫描的时间间隔和每次扫描的限定耗时，可以在不同情况下使得 CPU 和内存资源达到最优的平衡效果。 Redis 中同时使用了惰性过期和定期过期两种过期策略。 5.2 淘汰策略 Redis 的内存淘汰策略，是指当内存使用达到最大内存极限时，需要使用淘汰算法来决定清理掉哪些数据，以保证新数据的存入。 5.2.1 最大内存设置 redis.conf 参数配置: maxmemory <bytes> 如果不设置 maxmemory 或者设置为 0，64 位系统不限制内存，32 位系统最多使用 3GB 内存。 动态修改: redis> config set maxmemory 2GB 到达最大内存以后怎么办? 5.2.2 淘汰策略 https://redis.io/topics/lru-cache redis.conf maxmemory-policy noeviction 先从算法来看: LRU，Least Recently Used:最近最少使用。判断最近被使用的时间，目前最远的数据优先被淘汰。 LFU，Least Frequently Used，最不常用，4.0 版本新增。 random，随机删除。 如果没有符合前提条件的 key 被淘汰，那么 volatile-lru、volatile-random、 volatile-ttl 相当于 noeviction(不做内存回收)。 动态修改淘汰策略: redis> config set maxmemory-policy volatile-lru 建议使用 volatile-lru，在保证正常服务的情况下，优先删除最近最少使用的 key。 5.2.3 LRU 淘汰原理 问题：如果基于传统 LRU 算法实现 Redis LRU 会有什么问题? 需要额外的数据结构存储，消耗内存。 Redis LRU 对传统的 LRU 算法进行了改良，通过随机采样来调整算法的精度。如果淘汰策略是 LRU，则根据配置的采样值 maxmemory_samples(默认是 5 个), 随机从数据库中选择 m 个 key, 淘汰其中热度最低的 key 对应的缓存数据。所以采样参数m配置的数值越大, 就越能精确的查找到待淘汰的缓存数据,但是也消耗更多的CPU计算,执行效率降低。 问题：如何找出热度最低的数据? Redis 中所有对象结构都有一个 lru 字段, 且使用了 unsigned 的低 24 位，这个字段用来记录对象的热度。对象被创建时会记录 lru 值。在被访问的时候也会更新 lru 的值。 但是不是获取系统当前的时间戳，而是设置为全局变量 server.lruclock 的值。 源码：server.h typedef struct redisObject {unsigned type:4;unsigned encoding:4;unsigned lru:LRU_BITS;int refcount;void ptr; } robj; server.lruclock 的值怎么来的? Redis 中有个定时处理的函数 serverCron，默认每 100 毫秒调用函数 updateCachedTime 更新一次全局变量的 server.lruclock 的值，它记录的是当前 unix 时间戳。 源码:server.c void updateCachedTime(void) { time_t unixtime = time(NULL); atomicSet(server.unixtime,unixtime); server.mstime = mstime();​struct tm tm; localtime_r(&server.unixtime,&tm);server.daylight_active = tm.tm_isdst; } 问题:为什么不获取精确的时间而是放在全局变量中?不会有延迟的问题吗? 这样函数 lookupKey 中更新数据的 lru 热度值时,就不用每次调用系统函数 time，可以提高执行效率。 OK，当对象里面已经有了 LRU 字段的值，就可以评估对象的热度了。 函数 estimateObjectIdleTime 评估指定对象的 lru 热度，思想就是对象的 lru 值和全局的 server.lruclock 的差值越大(越久没有得到更新)，该对象热度越低。 源码 evict.c / Given an object returns the min number of milliseconds the object was never requested, using an approximated LRU algorithm. /unsigned long long estimateObjectIdleTime(robj o) {unsigned long long lruclock = LRU_CLOCK(); if (lruclock >= o->lru) {return (lruclock - o->lru) LRU_CLOCK_RESOLUTION; } else {return (lruclock + (LRU_CLOCK_MAX - o->lru)) LRU_CLOCK_RESOLUTION;} } server.lruclock 只有 24 位，按秒为单位来表示才能存储 194 天。当超过 24bit 能表 示的最大时间的时候，它会从头开始计算。 server.h define LRU_CLOCK_MAX ((1<<LRU_BITS)-1) / Max value of obj->lru / 在这种情况下，可能会出现对象的 lru 大于 server.lruclock 的情况，如果这种情况 出现那么就两个相加而不是相减来求最久的 key。 为什么不用常规的哈希表+双向链表的方式实现?需要额外的数据结构，消耗资源。而 Redis LRU 算法在 sample 为 10 的情况下，已经能接近传统 LRU 算法了。 问题:除了消耗资源之外，传统 LRU 还有什么问题? 如图，假设 A 在 10 秒内被访问了 5 次，而 B 在 10 秒内被访问了 3 次。因为 B 最后一次被访问的时间比 A 要晚，在同等的情况下，A 反而先被回收。 问题:要实现基于访问频率的淘汰机制，怎么做? 5.2.4 LFU server.h typedef struct redisObject {unsigned type:4;unsigned encoding:4;unsigned lru:LRU_BITS;int refcount;void ptr; } robj; 当这 24 bits 用作 LFU 时，其被分为两部分: 高 16 位用来记录访问时间(单位为分钟，ldt，last decrement time) 低 8 位用来记录访问频率，简称 counter(logc，logistic counter) counter 是用基于概率的对数计数器实现的，8 位可以表示百万次的访问频率。 对象被读写的时候，lfu 的值会被更新。 db.c——lookupKey void updateLFU(robj val) {unsigned long counter = LFUDecrAndReturn(val); counter = LFULogIncr(counter);val->lru = (LFUGetTimeInMinutes()<<8) | counter;} 增长的速率由，lfu-log-factor 越大，counter 增长的越慢 redis.conf 配置文件。 lfu-log-factor 10 如果计数器只会递增不会递减，也不能体现对象的热度。没有被访问的时候，计数器怎么递减呢? 减少的值由衰减因子 lfu-decay-time(分钟)来控制，如果值是 1 的话，N 分钟没有访问就要减少 N。 redis.conf 配置文件 lfu-decay-time 1 6、持久化机制 https://redis.io/topics/persistence Redis 速度快，很大一部分原因是因为它所有的数据都存储在内存中。如果断电或者宕机，都会导致内存中的数据丢失。为了实现重启后数据不丢失，Redis 提供了两种持久化的方案，一种是 RDB 快照(Redis DataBase)，一种是 AOF(Append Only File)。 6.1 RDB RDB 是 Redis 默认的持久化方案。当满足一定条件的时候，会把当前内存中的数据写入磁盘，生成一个快照文件 dump.rdb。Redis 重启会通过加载 dump.rdb 文件恢复数据。 什么时候写入 rdb 文件? 6.1.1 RDB 触发 1、自动触发 a)配置规则触发。 redis.conf， SNAPSHOTTING，其中定义了触发把数据保存到磁盘的触发频率。 如果不需要 RDB 方案，注释 save 或者配置成空字符串""。 save 900 1 900 秒内至少有一个 key 被修改(包括添加) save 300 10 400 秒内至少有 10 个 key 被修改save 60 10000 60 秒内至少有 10000 个 key 被修改 注意上面的配置是不冲突的，只要满足任意一个都会触发。 RDB 文件位置和目录: 文件路径，dir ./ 文件名称dbfilename dump.rdb 是否是LZF压缩rdb文件 rdbcompression yes 开启数据校验 rdbchecksum yes 问题：为什么停止 Redis 服务的时候没有 save，重启数据还在? RDB 还有两种触发方式: b)shutdown 触发，保证服务器正常关闭。 c)flushall，RDB 文件是空的，没什么意义(删掉 dump.rdb 演示一下)。 2、手动触发 如果我们需要重启服务或者迁移数据，这个时候就需要手动触 RDB 快照保存。Redis 提供了两条命令: a)save save 在生成快照的时候会阻塞当前 Redis 服务器， Redis 不能处理其他命令。如果内存中的数据比较多，会造成 Redis 长时间的阻塞。生产环境不建议使用这个命令。 为了解决这个问题，Redis 提供了第二种方式。 执行 bgsave 时，Redis 会在后台异步进行快照操作，快照同时还可以响应客户端请求。 具体操作是 Redis 进程执行 fork 操作创建子进程(copy-on-write)，RDB 持久化过程由子进程负责，完成后自动结束。它不会记录 fork 之后后续的命令。阻塞只发生在 fork 阶段，一般时间很短。 用 lastsave 命令可以查看最近一次成功生成快照的时间。 6.1.2 RDB 数据的恢复(演示) 1、shutdown 持久化添加键值 添加键值 redis> set k1 1 redis> set k2 2 redis> set k3 3 redis> set k4 4 redis> set k5 5 停服务器，触发 save redis> shutdown 备份 dump.rdb 文件 cp dump.rdb dump.rdb.bak 启动服务器 /usr/local/soft/redis-5.0.5/src/redis-server /usr/local/soft/redis-5.0.5/redis.conf 啥都没有: redis> keys 3、通过备份文件恢复数据停服务器 redis> shutdown 重命名备份文件 mv dump.rdb.bak dump.rdb 启动服务器 /usr/local/soft/redis-5.0.5/src/redis-server /usr/local/soft/redis-5.0.5/redis.conf 查看数据 redis> keys 6.1.3 RDB 文件的优势和劣势 一、优势 1.RDB 是一个非常紧凑(compact)的文件，它保存了 redis 在某个时间点上的数据集。这种文件非常适合用于进行备份和灾难恢复。 2.生成 RDB 文件的时候，redis 主进程会 fork()一个子进程来处理所有保存工作，主进程不需要进行任何磁盘 IO 操作。 3.RDB 在恢复大数据集时的速度比 AOF 的恢复速度要快。 二、劣势 1、RDB 方式数据没办法做到实时持久化/秒级持久化。因为 bgsave 每次运行都要执行 fork 操作创建子进程，频繁执行成本过高。 2、在一定间隔时间做一次备份，所以如果 redis 意外 down 掉的话，就会丢失最后一次快照之后的所有修改(数据有丢失)。 如果数据相对来说比较重要，希望将损失降到最小，则可以使用 AOF 方式进行持久化。 6.2 AOF Append Only File AOF:Redis 默认不开启。AOF 采用日志的形式来记录每个写操作，并追加到文件中。开启后，执行更改 Redis 数据的命令时，就会把命令写入到 AOF 文件中。 Redis 重启时会根据日志文件的内容把写指令从前到后执行一次以完成数据的恢复工作。 6.2.1 AOF 配置 配置文件 redis.conf 开关appendonly no 文件名appendfilename "appendonly.aof" AOF 文件的内容(vim 查看): 问题：数据都是实时持久化到磁盘吗? 由于操作系统的缓存机制，AOF 数据并没有真正地写入硬盘，而是进入了系统的硬盘缓存。什么时候把缓冲区的内容写入到 AOF 文件? 问题:文件越来越大，怎么办? 由于 AOF 持久化是 Redis 不断将写命令记录到 AOF 文件中，随着 Redis 不断的进行，AOF 的文件会越来越大，文件越大，占用服务器内存越大以及 AOF 恢复要求时间越长。 例如 set xxx 666，执行 1000 次，结果都是 xxx=666。 为了解决这个问题，Redis 新增了重写机制，当 AOF 文件的大小超过所设定的阈值时，Redis 就会启动 AOF 文件的内容压缩，只保留可以恢复数据的最小指令集。 可以使用命令 bgrewriteaof 来重写。 AOF 文件重写并不是对原文件进行重新整理，而是直接读取服务器现有的键值对，然后用一条命令去代替之前记录这个键值对的多条命令，生成一个新的文件后去替换原来的 AOF 文件。 重写触发机制 auto-aof-rewrite-percentage 100 auto-aof-rewrite-min-size 64mb 问题:重写过程中，AOF 文件被更改了怎么办? 另外有两个与 AOF 相关的参数: 6.2.2 AOF 数据恢复 重启 Redis 之后就会进行 AOF 文件的恢复。 6.2.3 AOF 优势与劣势 优点: 1、AOF 持久化的方法提供了多种的同步频率，即使使用默认的同步频率每秒同步一次，Redis 最多也就丢失 1 秒的数据而已。 缺点: 1、对于具有相同数据的的 Redis，AOF 文件通常会比 RDB 文件体积更大(RDB 存的是数据快照)。 2、虽然 AOF 提供了多种同步的频率，默认情况下，每秒同步一次的频率也具有较高的性能。在高并发的情况下，RDB 比 AOF 具好更好的性能保证。 6.3 两种方案比较 那么对于 AOF 和 RDB 两种持久化方式，我们应该如何选择呢? 如果可以忍受一小段时间内数据的丢失，毫无疑问使用 RDB 是最好的，定时生成 RDB 快照(snapshot)非常便于进行数据库备份， 并且 RDB 恢复数据集的速度也要比 AOF 恢复的速度要快。 否则就使用 AOF 重写。但是一般情况下建议不要单独使用某一种持久化机制，而是应该两种一起用，在这种情况下,当 redis 重启的时候会优先载入 AOF 文件来恢复原始的数据，因为在通常情况下 AOF 文件保存的数据集要比 RDB 文件保存的数据集要完整。 本篇文章为转载内容。原文链接：https://blog.csdn.net/zhoutaochun/article/details/120075092。 该文由互联网用户投稿提供，文中观点代表作者本人意见，并不代表本站的立场。 作为信息平台，本站仅提供文章转载服务，并不拥有其所有权，也不对文章内容的真实性、准确性和合法性承担责任。 如发现本文存在侵权、违法、违规或事实不符的情况，请及时联系我们，我们将第一时间进行核实并删除相应内容。

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...tty是一个高性能、异步事件驱动的网络应用程序框架，主要用于Java语言环境。它极大地简化了TCP/UDP服务器和客户端的开发工作，通过非阻塞I/O模型、内存池以及各种协议支持（如HTTP、WebSocket等），使得开发者能够构建出可扩展性好、高并发、低延迟的网络应用。 Unix Domain Socket , Unix Domain Socket（UDS）是一种在Unix或类Unix系统中进程间通信的方式，它允许同一主机上的不同进程通过文件系统路径进行高效的数据交换。相比于基于网络堆栈的TCP/IP通信，Unix Domain Socket具有更快的速度和更少的资源消耗，因为它完全在内核空间完成通信，无需经过网络协议栈。 服务发现 , 服务发现是分布式系统中的一个重要概念，指的是系统自动发现并管理网络服务实例的能力。例如，在微服务架构中，服务发现组件（如Consul、Eureka或Istio的服务网格）可以帮助客户端动态查找并连接到提供特定服务的实例地址列表，从而适应服务实例的增加、减少、故障转移等变化情况，保证系统的弹性和可靠性。在文中提到的场景下，合理使用服务发现可以有效避免手动配置带来的“CannotFindServerSelection”问题。

...语言的不断成熟和广泛应用，越来越多的开发者开始关注如何在实际项目中高效运用协程进行并发编程。一项最新的研究显示，Kotlin协程在处理高并发场景下的表现显著优于传统多线程模型，特别是在微服务架构中，协程的应用极大地提升了系统的响应速度和吞吐量。例如，在Netflix的开源项目Kotlinx.coroutines中，协程被广泛应用于异步I/O操作，不仅减少了资源消耗，还显著降低了系统的复杂度，提高了代码的可维护性和可读性。 此外，Google I/O大会宣布Kotlin将成为Android开发的首选语言，这一消息无疑将推动Kotlin及其协程技术在移动开发领域的进一步普及。在Android 12及后续版本中，Google推荐使用协程来处理后台任务，以减少电池消耗并提升用户体验。协程的引入使得开发者能够以更简洁的代码实现复杂的并发逻辑，从而构建出更加流畅、响应迅速的应用程序。 值得注意的是，尽管协程带来了诸多优势，但在实际应用中仍需谨慎考虑其适用场景。例如，在某些极端情况下，如需要极高实时性的系统中，传统的多线程模型可能更为合适。因此，深入了解协程的工作机制及其与不同调度器的配合使用，对于充分发挥其潜力至关重要。同时，结合具体的业务需求和系统架构，合理选择并发模型，才能真正发挥出协程的优势，构建出高性能的应用程序。

最近，随着云计算和微服务架构的普及，越来越多的应用系统面临着高并发的挑战。特别是在金融、电商、社交等领域，实时性和并发量的要求非常高。近期，某知名电商平台在双十一期间遭遇了严重的性能瓶颈，导致部分用户无法正常下单，引发了广泛关注。这一事件再次凸显了并发资源分配的重要性，尤其是如何在高并发场景下保持系统的稳定性和响应速度。 在这一背景下，Netty作为高性能网络编程框架的优势愈发明显。Netty通过其灵活的并发资源管理机制，如EventLoopGroup和ChannelPipeline，能够显著提升系统的吞吐量和响应速度。特别是在处理大量并发请求时，Netty的异步非阻塞特性可以有效避免线程切换带来的开销，从而实现更高的效率。 此外，业界也在不断探索新的并发资源分配算法和技术。例如，Google的gRPC框架就采用了Codel算法来优化资源分配，以减少延迟并提高吞吐量。与此同时，开源社区也在积极贡献各种改进方案，如Netty的插件和扩展库，这些都为开发者提供了更多的选择和灵活性。 对于开发者而言，理解并掌握这些新技术和工具至关重要。通过不断学习和实践，可以更好地应对高并发场景下的挑战，确保系统在面对突发流量时依然能够保持稳定和高效。同时，这也提醒我们，在设计和开发系统时，必须充分考虑未来的扩展性和可维护性，避免因初期设计不当而导致后期难以调整。 总之，随着技术的不断发展，如何高效地进行并发资源分配已成为每个开发者必须面对的重要课题。通过学习Netty等优秀框架的实践经验，结合最新的研究成果，我们可以更好地应对高并发挑战，构建出更加稳定和高效的系统。

...，本站仅提供文章转载服务，并不拥有其所有权，也不对文章内容的真实性、准确性和合法性承担责任。 如发现本文存在侵权、违法、违规或事实不符的情况，请及时联系我们，我们将第一时间进行核实并删除相应内容。 文章目录 C10K I/O 模型优化 工作模型优化 C1000K C10M 总结 C10K 和 C1000K 的首字母 C 是 Client 的缩写。 C10K 是单机同时处理 1 万个请求（并发连接 1 万）的问题 C1000K 是单机支持处理 100 万个请求（并发连接 100 万）的问题。 C10K C10K 问题最早由 Dan Kegel 在 1999 年提出。那时的服务器还只是 32 位系统，运行着 Linux 2.2 版本（后来又升级到了 2.4 和 2.6，而 2.6 才支持 x86_64），只配置了很少的内存（2GB）和千兆网卡。 怎么在这样的系统中支持并发 1 万的请求呢？ 从资源上来说，对 2GB 内存和千兆网卡的服务器来说，同时处理 10000 个请求，只要每个请求处理占用不到 200KB（2GB/10000）的内存和 100Kbit （1000Mbit/10000）的网络带宽就可以。 物理资源是足够的，是软件的问题，特别是网络的 I/O 模型问题。 I/O 的模型，文件 I/O和网络 I/O 模型也类似。 在 C10K 以前，Linux 中网络处理都用同步阻塞的方式，也就是每个请求都分配一个进程或者线程。 请求数只有 100 个时，这种方式自然没问题，但增加到 10000 个请求时，10000 个进程或线程的调度、上下文切换乃至它们占用的内存，都会成为瓶颈。 每个请求分配一个线程的方式不合适，为了支持 10000 个并发请求，有两个问题需要我们解决 第一，怎样在一个线程内处理多个请求，也就是要在一个线程内响应多个网络 I/O。以前的同步阻塞方式下，一个线程只能处理一个请求，到这里不再适用，是不是可以用非阻塞 I/O 或者异步 I/O 来处理多个网络请求呢？ 第二，怎么更节省资源地处理客户请求，也就是要用更少的线程来服务这些请求。是不是可以继续用原来的 100 个或者更少的线程，来服务现在的 10000 个请求呢？ I/O 模型优化 异步、非阻塞 I/O 的解决思路是我们在网络编程中经常用到的 I/O 多路复用（I/O Multiplexing） 两种 I/O 事件通知的方式：水平触发和边缘触发，它们常用在套接字接口的文件描述符中。 水平触发：只要文件描述符可以非阻塞地执行 I/O ，就会触发通知。也就是说，应用程序可以随时检查文件描述符的状态，然后再根据状态，进行 I/O 操作。 边缘触发：只有在文件描述符的状态发生改变（也就是 I/O 请求达到）时，才发送一次通知。这时候，应用程序需要尽可能多地执行 I/O，直到无法继续读写，才可以停止。如果 I/O 没执行完，或者因为某种原因没来得及处理，那么这次通知也就丢失了。 I/O 多路复用的方法有很多实现方法，我带你来逐个分析一下。 第一种，使用非阻塞 I/O 和水平触发通知，比如使用 select 或者 poll。 根据刚才水平触发的原理，select 和 poll 需要从文件描述符列表中，找出哪些可以执行 I/O ，然后进行真正的网络 I/O 读写。由于 I/O 是非阻塞的，一个线程中就可以同时监控一批套接字的文件描述符，这样就达到了单线程处理多请求的目的。所以，这种方式的最大优点，是对应用程序比较友好，它的 API 非常简单。 但是，应用软件使用 select 和 poll 时，需要对这些文件描述符列表进行轮询，这样，请求数多的时候就会比较耗时。并且，select 和 poll 还有一些其他的限制。 select 使用固定长度的位相量，表示文件描述符的集合，因此会有最大描述符数量的限制。比如，在 32 位系统中，默认限制是 1024。并且，在 select 内部，检查套接字状态是用轮询的方法，再加上应用软件使用时的轮询，就变成了一个 O(n^2) 的关系。 而 poll 改进了 select 的表示方法，换成了一个没有固定长度的数组，这样就没有了最大描述符数量的限制（当然还会受到系统文件描述符限制）。但应用程序在使用 poll 时，同样需要对文件描述符列表进行轮询，这样，处理耗时跟描述符数量就是 O(N) 的关系。 除此之外，应用程序每次调用 select 和 poll 时，还需要把文件描述符的集合，从用户空间传入内核空间，由内核修改后，再传出到用户空间中。这一来一回的内核空间与用户空间切换，也增加了处理成本。 有没有什么更好的方式来处理呢？答案自然是肯定的。 第二种，使用非阻塞 I/O 和边缘触发通知，比如 epoll。既然 select 和 poll 有那么多的问题，就需要继续对其进行优化，而 epoll 就很好地解决了这些问题。 epoll 使用红黑树，在内核中管理文件描述符的集合，这样，就不需要应用程序在每次操作时都传入、传出这个集合。 epoll 使用事件驱动的机制，只关注有 I/O 事件发生的文件描述符，不需要轮询扫描整个集合。 不过要注意，epoll 是在 Linux 2.6 中才新增的功能（2.4 虽然也有，但功能不完善）。由于边缘触发只在文件描述符可读或可写事件发生时才通知，那么应用程序就需要尽可能多地执行 I/O，并要处理更多的异常事件。 第三种，使用异步 I/O（Asynchronous I/O，简称为 AIO）。 在前面文件系统原理的内容中，我曾介绍过异步 I/O 与同步 I/O 的区别。异步 I/O 允许应用程序同时发起很多 I/O 操作，而不用等待这些操作完成。而在 I/O 完成后，系统会用事件通知（比如信号或者回调函数）的方式，告诉应用程序。这时，应用程序才会去查询 I/O 操作的结果。 异步 I/O 也是到了 Linux 2.6 才支持的功能，并且在很长时间里都处于不完善的状态，比如 glibc 提供的异步 I/O 库，就一直被社区诟病。同时，由于异步 I/O 跟我们的直观逻辑不太一样，想要使用的话，一定要小心设计，其使用难度比较高。 工作模型优化 了解了 I/O 模型后，请求处理的优化就比较直观了。 使用 I/O 多路复用后，就可以在一个进程或线程中处理多个请求，其中，又有下面两种不同的工作模型。 第一种，主进程 + 多个 worker 子进程，这也是最常用的一种模型。这种方法的一个通用工作模式就是：主进程执行 bind() + listen() 后，创建多个子进程；然后，在每个子进程中，都通过 accept() 或 epoll_wait() ，来处理相同的套接字。 比如，最常用的反向代理服务器 Nginx 就是这么工作的。它也是由主进程和多个 worker 进程组成。主进程主要用来初始化套接字，并管理子进程的生命周期；而 worker 进程，则负责实际的请求处理。我画了一张图来表示这个关系。 这里要注意，accept() 和 epoll_wait() 调用，还存在一个惊群的问题。换句话说，当网络 I/O 事件发生时，多个进程被同时唤醒，但实际上只有一个进程来响应这个事件，其他被唤醒的进程都会重新休眠。 其中，accept() 的惊群问题，已经在 Linux 2.6 中解决了； 而 epoll 的问题，到了 Linux 4.5 ，才通过 EPOLLEXCLUSIVE 解决。 为了避免惊群问题， Nginx 在每个 worker 进程中，都增加一个了全局锁（accept_mutex）。这些 worker 进程需要首先竞争到锁，只有竞争到锁的进程，才会加入到 epoll 中，这样就确保只有一个 worker 子进程被唤醒。 不过，根据前面 CPU 模块的学习，你应该还记得，进程的管理、调度、上下文切换的成本非常高。那为什么使用多进程模式的 Nginx ，却具有非常好的性能呢？ 这里最主要的一个原因就是，这些 worker 进程，实际上并不需要经常创建和销毁，而是在没任务时休眠，有任务时唤醒。只有在 worker 由于某些异常退出时，主进程才需要创建新的进程来代替它。 当然，你也可以用线程代替进程：主线程负责套接字初始化和子线程状态的管理，而子线程则负责实际的请求处理。由于线程的调度和切换成本比较低，实际上你可以进一步把 epoll_wait() 都放到主线程中，保证每次事件都只唤醒主线程，而子线程只需要负责后续的请求处理。 第二种，监听到相同端口的多进程模型。在这种方式下，所有的进程都监听相同的接口，并且开启 SO_REUSEPORT 选项，由内核负责将请求负载均衡到这些监听进程中去。这一过程如下图所示。 由于内核确保了只有一个进程被唤醒，就不会出现惊群问题了。比如，Nginx 在 1.9.1 中就已经支持了这种模式。 不过要注意，想要使用 SO_REUSEPORT 选项，需要用 Linux 3.9 以上的版本才可以。 C1000K 基于 I/O 多路复用和请求处理的优化，C10K 问题很容易就可以解决。不过，随着摩尔定律带来的服务器性能提升，以及互联网的普及，你并不难想到，新兴服务会对性能提出更高的要求。 很快，原来的 C10K 已经不能满足需求，所以又有了 C100K 和 C1000K，也就是并发从原来的 1 万增加到 10 万、乃至 100 万。从 1 万到 10 万，其实还是基于 C10K 的这些理论，epoll 配合线程池，再加上 CPU、内存和网络接口的性能和容量提升。大部分情况下，C100K 很自然就可以达到。 那么，再进一步，C1000K 是不是也可以很容易就实现呢？这其实没有那么简单了。 首先从物理资源使用上来说，100 万个请求需要大量的系统资源。比如， 假设每个请求需要 16KB 内存的话，那么总共就需要大约 15 GB 内存。 而从带宽上来说，假设只有 20% 活跃连接，即使每个连接只需要 1KB/s 的吞吐量，总共也需要 1.6 Gb/s 的吞吐量。千兆网卡显然满足不了这么大的吞吐量，所以还需要配置万兆网卡，或者基于多网卡 Bonding 承载更大的吞吐量。 其次，从软件资源上来说，大量的连接也会占用大量的软件资源，比如文件描述符的数量、连接状态的跟踪（CONNTRACK）、网络协议栈的缓存大小（比如套接字读写缓存、TCP 读写缓存）等等。 最后，大量请求带来的中断处理，也会带来非常高的处理成本。这样，就需要多队列网卡、中断负载均衡、CPU 绑定、RPS/RFS（软中断负载均衡到多个 CPU 核上），以及将网络包的处理卸载（Offload）到网络设备（如 TSO/GSO、LRO/GRO、VXLAN OFFLOAD）等各种硬件和软件的优化。 C1000K 的解决方法，本质上还是构建在 epoll 的非阻塞 I/O 模型上。只不过，除了 I/O 模型之外，还需要从应用程序到 Linux 内核、再到 CPU、内存和网络等各个层次的深度优化，特别是需要借助硬件，来卸载那些原来通过软件处理的大量功能。 C10M 显然，人们对于性能的要求是无止境的。再进一步，有没有可能在单机中，同时处理 1000 万的请求呢？这也就是 C10M 问题。 实际上，在 C1000K 问题中，各种软件、硬件的优化很可能都已经做到头了。特别是当升级完硬件（比如足够多的内存、带宽足够大的网卡、更多的网络功能卸载等）后，你可能会发现，无论你怎么优化应用程序和内核中的各种网络参数，想实现 1000 万请求的并发，都是极其困难的。 究其根本，还是 Linux 内核协议栈做了太多太繁重的工作。从网卡中断带来的硬中断处理程序开始，到软中断中的各层网络协议处理，最后再到应用程序，这个路径实在是太长了，就会导致网络包的处理优化，到了一定程度后，就无法更进一步了。 要解决这个问题，最重要就是跳过内核协议栈的冗长路径，把网络包直接送到要处理的应用程序那里去。这里有两种常见的机制，DPDK 和 XDP。 第一种机制，DPDK，是用户态网络的标准。它跳过内核协议栈，直接由用户态进程通过轮询的方式，来处理网络接收。 说起轮询，你肯定会下意识认为它是低效的象征，但是进一步反问下自己，它的低效主要体现在哪里呢？是查询时间明显多于实际工作时间的情况下吧！那么，换个角度来想，如果每时每刻都有新的网络包需要处理，轮询的优势就很明显了。比如： 在 PPS 非常高的场景中，查询时间比实际工作时间少了很多，绝大部分时间都在处理网络包； 而跳过内核协议栈后，就省去了繁杂的硬中断、软中断再到 Linux 网络协议栈逐层处理的过程，应用程序可以针对应用的实际场景，有针对性地优化网络包的处理逻辑，而不需要关注所有的细节。 此外，DPDK 还通过大页、CPU 绑定、内存对齐、流水线并发等多种机制，优化网络包的处理效率。 第二种机制，XDP（eXpress Data Path），则是 Linux 内核提供的一种高性能网络数据路径。它允许网络包，在进入内核协议栈之前，就进行处理，也可以带来更高的性能。XDP 底层跟我们之前用到的 bcc-tools 一样，都是基于 Linux 内核的 eBPF 机制实现的。 XDP 的原理如下图所示： 你可以看到，XDP 对内核的要求比较高，需要的是 Linux 4.8 以上版本，并且它也不提供缓存队列。基于 XDP 的应用程序通常是专用的网络应用，常见的有 IDS（入侵检测系统）、DDoS 防御、 cilium 容器网络插件等。 总结 C10K 问题的根源，一方面在于系统有限的资源；另一方面，也是更重要的因素，是同步阻塞的 I/O 模型以及轮询的套接字接口，限制了网络事件的处理效率。Linux 2.6 中引入的 epoll ，完美解决了 C10K 的问题，现在的高性能网络方案都基于 epoll。 从 C10K 到 C100K ，可能只需要增加系统的物理资源就可以满足；但从 C100K 到 C1000K ，就不仅仅是增加物理资源就能解决的问题了。这时，就需要多方面的优化工作了，从硬件的中断处理和网络功能卸载、到网络协议栈的文件描述符数量、连接状态跟踪、缓存队列等内核的优化，再到应用程序的工作模型优化，都是考虑的重点。 再进一步，要实现 C10M ，就不只是增加物理资源，或者优化内核和应用程序可以解决的问题了。这时候，就需要用 XDP 的方式，在内核协议栈之前处理网络包；或者用 DPDK 直接跳过网络协议栈，在用户空间通过轮询的方式直接处理网络包。 当然了，实际上，在大多数场景中，我们并不需要单机并发 1000 万的请求。通过调整系统架构，把这些请求分发到多台服务器中来处理，通常是更简单和更容易扩展的方案。 本篇文章为转载内容。原文链接：https://blog.csdn.net/qq_23864697/article/details/114626793。 该文由互联网用户投稿提供，文中观点代表作者本人意见，并不代表本站的立场。 作为信息平台，本站仅提供文章转载服务，并不拥有其所有权，也不对文章内容的真实性、准确性和合法性承担责任。 如发现本文存在侵权、违法、违规或事实不符的情况，请及时联系我们，我们将第一时间进行核实并删除相应内容。

...传功能。然而，在实际应用中，这一过程可能涉及到更复杂的场景和技术点。 近期，随着微服务架构的普及以及云存储服务的广泛应用，高效、安全地上传和管理各类文件资源的需求日益凸显。例如，某公司近日推出了全新的图片处理中间件，它不仅可以生成高质量的二维码，还内置了丰富的图像转换工具，包括将BufferedImage无缝转换为多种文件格式（如MultipartFile），以便直接与Spring Boot框架的文件上传接口集成。 同时，开发者需要注意的是，虽然上述流程能够完成基本的转换操作，但在大数据量或高并发环境下，还需要考虑内存优化、流式处理及异步上传等策略。例如，通过使用Java NIO（非阻塞I/O）技术提高大文件上传效率，或者利用多线程技术进行并发处理，减少单个请求的响应时间。 此外，对于安全性要求较高的场景，还可以结合现代加密算法对图像数据进行加密处理，确保在流转过程中不被篡改或泄露敏感信息。一些前沿研究甚至探讨了如何在保证数据安全的同时，实现对图像内容的部分模糊处理以保护用户隐私。 总之，从BufferedImage到MultipartFile的转换仅仅是Java图形处理及文件上传功能中的一个环节，深入理解和掌握相关的底层原理和技术方案，有助于开发者应对更多复杂的应用需求，并在实际项目中提供更加稳定、高效的服务。

...场景日益增多，对IO模型提出了更高的要求。近年来，NIO.2（New I/O, also known as NIO.2 or JSR-203）作为Java 7引入的新一代I/O API，在原有NIO基础上进一步增强了非阻塞和异步功能，提供了异步通道（Asynchronous Channels）以及文件系统路径（Path API）等新特性。 例如，通过异步通道，Java应用程序可以发起读写请求而不必等待操作完成，极大地提高了系统的并行处理能力。在云计算、分布式系统及大数据处理等领域，这种非阻塞和异步I/O模式已经成为提高性能和扩展性的关键技术手段之一。 此外，为应对大规模、高并发场景下的网络通信需求，Netty作为基于NIO的高性能网络通信框架被广泛应用，它简化了NIO的复杂性，使得开发者能够更专注于业务逻辑的开发，而无需过多关心底层网络通信细节。 值得注意的是，尽管NIO和NIO.2在性能上有着显著的优势，但在实际项目选型时仍需根据具体应用场景权衡利弊。对于连接数较少但数据交换频繁的服务，传统的BIO可能因其编程模型简单直观，依然具有一定的适用性。 综上所述，深入理解Java IO的不同模型及其适用场景，并关注相关领域的最新发展动态和技术实践，对于提升系统设计与开发效率至关重要。同时，紧跟Java IO库的发展步伐，如Java 9及以上版本对NIO模块的持续优化，将有助于我们更好地适应未来的技术挑战。

...术的不断进步和企业级应用对数据处理需求的增长，Hibernate作为一款强大的ORM框架，在JOIN操作的基础上还衍生出了更多高效且实用的功能。例如，最新版本的Hibernate引入了实体关系导航查询（Entity Graph），允许开发者在一次数据库访问中获取到深度关联的对象图，大大提升了JOIN查询性能。 近期，许多开发团队开始关注并实践CQRS（命令查询职责分离）模式，Hibernate在此场景下依然发挥着关键作用。通过与JPA规范的紧密结合，Hibernate能够支持针对读取优化的特定查询策略，如只读事务、二级缓存等机制，进一步优化JOIN查询在复杂业务场景下的执行效率。 此外，对于云原生和微服务架构下的应用，Hibernate ORM已全面支持反应式编程模型，结合Quarkus、Micronaut等现代Java框架，可以实现基于R2DBC的非阻塞JOIN查询，有效提升系统并发处理能力和响应速度。 深入探究Hibernate JOIN背后的设计理念，我们可以发现它遵循了SQL标准，并在此基础上进行了面向对象的封装和扩展，使得开发者在享受便捷的同时，也能充分运用数据库底层的JOIN优化策略。因此，理解并熟练掌握Hibernate中的JOIN操作，是构建高性能、高可维护性持久层的重要基础，也是紧跟时代步伐，应对未来更复杂数据处理挑战的关键技能之一。

异步数据加载在现代Web开发和高性能服务器编程中扮演着至关重要的角色。Go语言因其天生的并发支持与轻量级goroutine机制，成为实现异步数据加载的理想选择。近期，在Go社区中，对异步处理和通道应用的讨论热度持续不减，尤其在Iris框架下实践异步编程更是吸引了众多开发者关注。 实际上，随着云原生和微服务架构的普及，异步数据加载已成为提升系统性能、优化用户体验的关键技术手段。例如，Google在其2021年发布的《Cloud Run最佳实践》白皮书中强调了异步任务处理对于提升无服务器环境下的应用响应速度的重要性，并给出了基于Go语言的具体实现案例。 此外，Go官方团队也在不断优化和完善其并发模型，以适应日益复杂的异步编程场景。在最新的Go 1.16版本中，对通道（channel）操作进行了性能改进，使得在大规模并发环境下进行数据传输更为高效稳定。 深入理解并掌握异步数据加载不仅有助于提升使用Go Iris框架开发的应用程序性能，也符合当前互联网产品快速响应、实时交互的发展趋势。因此，开发者们应当紧跟技术潮流，研读更多关于Go语言并发编程与异步数据加载的实战教程与技术解析，从而在实际项目中发挥出Go语言的真正实力。

...浏览器端开发，还可以应用于服务器端编程，实现高性能、高并发的网络应用服务。通过非阻塞I/O模型和事件驱动机制，NodeJS能够高效处理大量并发请求，并支持实时数据传输。 模块系统 , 在NodeJS中，模块系统是一个核心特性，用于组织和管理代码结构。每个模块代表了一组相关的功能或组件，可以独立编写、测试并复用。模块系统提供了require函数来导入其他模块，以及module.exports或exports对象来导出自身的接口供其他模块调用，从而实现代码的模块化、解耦和信息隐藏。 npm（Node Package Manager） , npm是Node.js的包管理和分发工具，也是全球最大的开源软件库生态系统之一。开发者可以通过npm发布、分享和发现第三方模块，方便地将他人开发的功能模块引入到自己的项目中，以提高开发效率和代码复用性。npm还提供依赖管理功能，帮助开发者解决项目中不同模块之间的版本依赖问题，确保项目稳定运行。

...机制是Node.js异步编程模型的核心部分，它允许我们在特定事件发生时执行回调函数。然而，就像咱们生活里的任何工具一样，如果你不好好使用事件监听器这个家伙，就很可能不知不觉地招来一些麻烦。其中一个常见的问题就是——事件监听器的泄露，说白了，就像是你家水龙头没关紧，一直在悄悄地漏水~这篇东西，咱们就一块儿摸透这个既微妙又关键的问题吧！我将用实例代码和超级详细的解说，手把手教你巧妙避开这个坑，包你一看就明白。 事件监听器的生命周期（2） 在Node.js中，EventEmitter类是我们实现事件驱动编程的主要手段。当你给某个东西绑定了一个事件监听器后，就像是给它安上了一只机灵的小眼睛。每当这个东西做出相应的动作引发事件时，那个绑定的小眼睛——也就是监听器，就会立马睁开眼，执行预设的任务。但请注意，除非我们主动去移除它们，否则这些监听器会一直存在于内存中。这就是所谓的“事件监听器泄露”。 javascript const EventEmitter = require('events'); class MyEmitter extends EventEmitter {} const myEmitter = new MyEmitter(); // 添加一个事件监听器 myEmitter.on('event', () => { console.log('An event occurred!'); }); // 触发事件 myEmitter.emit('event'); // 输出: An event occurred! // 即使在此之后，监听器依然存在 事件监听器泄露的影响（3） 想象一下，你的应用程序不断地向某个对象添加事件监听器，却从未或忘记移除它们。随着时间慢慢溜走，你内存里的监听器就像杂物堆一样越积越多，这可能会白白消耗很多内存空间，久而久之，就可能让你的电脑反应变慢，严重的话，程序也可能扛不住直接罢工。尤其在长期运行的服务端应用中，这种现象的危害尤为明显。 javascript let i = 0; setInterval(() => { myEmitter.on(event${i++}, () => {}); }, 1000); // 每秒添加一个新的监听器，但从未移除 // 随着时间的推移，监听器数量将持续增长 如何防止事件监听器泄露（4） 那么，如何解决这个问题呢？答案在于适时地移除不再需要的事件监听器。Node.js提供了off或removeListener方法来移除已注册的监听器。 javascript // 添加并随后移除事件监听器 myEmitter.on('cleanupEvent', doCleanup); // ... myEmitter.off('cleanupEvent', doCleanup); // 或者使用once方法，它会在事件被触发一次后自动移除监听器 myEmitter.once('oneTimeEvent', handleOneTimeEvent); 结论与思考（5） 在实际开发过程中，我们需要时刻保持警惕，确保在合适的时间点移除那些已经完成使命或者不再需要的事件监听器。这不仅有助于优化内存使用，提高应用性能，更是体现了良好的编程习惯和对资源管理的重视。就像咱们平时收拾房间那样，得及时把那些没啥用的玩意儿丢掉，这样才能让我们的“数字空间”始终保持干净利落、井井有条，高效运转起来。 记住，每个监听器都是宝贵的内存资源，让我们善待它们，合理利用，以达到最佳的应用效果。在玩转Node.js的天地里，摸透并巧妙摆平事件监听器这家伙的生命周期，那可真是咱们修炼开发大法、写出牛掰代码的必修一课啊！

...EUSEADDR允许服务器端口在关闭或异常退出后能够被新的服务快速重新绑定，即使该端口仍处于TIME_WAIT状态（即上一次连接还未完全终止）。这意味着即使存在旧的、未完全断开的连接，新启动的服务也能占用同一IP地址和端口提供服务，从而提高服务重启速度和可用性。 EventLoopGroup , 在Netty框架中，EventLoopGroup是负责处理I/O操作的核心组件，它是一个线程池的抽象，主要用于执行任务和事件循环。对于服务器应用程序，通常会创建两个EventLoopGroup，一个用于接受新的连接请求（称为bossGroup），另一个用于处理已建立连接上的读写事件（称为workerGroup）。 NioServerSocketChannel , 在Netty中，NioServerSocketChannel是ServerSocketChannel的一种实现，基于Java NIO（非阻塞I/O）技术，用于在服务器端接收并管理客户端连接。它是异步的，可以并发地处理多个连接请求，大大提高了系统的性能和可扩展性。在配置Netty服务器时，通过指定NioServerSocketChannel作为服务器通道类，使得服务器能高效地监听和处理来自客户端的连接请求。

...案后，我们不难发现，微服务架构中的线程上下文管理和数据传递是一项至关重要的任务。实际上，这一问题在其他分布式系统和框架中也同样存在。 近期，随着Spring Cloud 2021.0.0（Ilford）版本的发布，项目团队对Hystrix的支持已经进入维护模式，并推荐开发者使用全新的熔断降级库Resilience4j替代。Resilience4j不仅提供了更轻量级的线程模型，而且其设计更加模块化，易于集成到现有的服务治理体系中。在处理线程上下文传递方面，Resilience4j通过Context Propagation特性支持了多种上下文管理库，如ThreadLocal、ManagedExecutorService等，使得在多线程环境下的SecurityContext传递变得更加简单和可控。 同时，对于微服务安全性的进一步强化，Spring Security 5.x也引入了异步请求处理的安全上下文传播机制，增强了与各类并发框架的兼容性。这意味着，在未来的Spring Cloud生态中，开发者可以更加平滑地应对类似线程隔离带来的SecurityContext共享挑战。 综上所述，随着技术的演进和发展，原先困扰开发者的难题正逐渐被社区的新方案所解决。与时俱进地了解并掌握这些新技术，将有助于我们在构建复杂分布式系统时更好地应对各种线程安全和上下文传递问题，从而确保系统的稳定性和安全性。