基於NIO的Netty網路架構（圖文詳解）

     Netty是一個高效能、非同步事件驅動的NIO框架，它提供了對TCP、UDP和檔案傳輸的支持，Netty的所有IO操作都是異步非阻塞的，透過Future-Listener機制，用戶可以方便的主動獲取或透過通知機制獲得IO操作結果。

Netty的優點有：

a、功能豐富，內建了多種資料編解碼功能、支援多種網路協定。

b、高效能，透過與其它主流NIO網路框架對比，它的綜合性能最佳。

c、可擴充性好，可透過它提供的ChannelHandler元件對網路通訊方​​面進行靈活擴充。

d、易用性，API使用簡單。

e、經過了許多商業應用的考驗，在網路、網路遊戲、大數據、電信軟體等眾多產業中成功商用。

Netty採用了典型的三層網路架構進行設計，邏輯架構圖如下：

第一層：Reactor通訊調度層。這層的主要職責就是監聽網路的連線和讀寫操作，負責將網路層的資料讀取到記憶體緩衝區中，然後觸發各種網路事件，例如連線建立、連線啟動、讀取事件、寫入事件等，將這些事件觸發到Pipeline中，然後由Pipeline充當的職責鏈來進行後續的處理。

 

第二層：職責鏈Pipeline層。負責事件在職責鏈中有序的向前（後）傳播，同時負責動態的編排職責鏈。 Pipeline可以選擇監聽處理自己關心的事件。

 

第三層：業務邏輯處理層，一般可分為兩類：a. 純粹的業務邏輯處理，例如日誌、訂單處理。 b. 應用層協定管理，例如HTTP(S)協定、FTP協定等。

 

我們都知道影響網路服務通訊效能的主要因素有：網路I/O模型、執行緒（進程）調度模型和資料序列化方式。

在網路I/O模型方面，Netty採用基於非阻塞I/O的實現，底層依賴的是JDKNIO框架的Selector。

在執行緒調度模型方面，Netty採用Reactor執行緒模型。常用的Reactor線程模型有三種，分別是：

a、Reactor單線程模型：Reactor單線程模型，指的是所有的I/O操作都在同一個NIO線程上面完成。對於一些小容量應用場景，可以使用單線程模型。

b、Reactor多執行緒模型：Rector多執行緒模型與單執行緒模型最大的差異就是有一組NIO執行緒處理I/O操作。主要用於高並發、大業務量情境。

c、主從Reactor多線程模型：主從Reactor線程模型的特徵是服務端用來接收客戶端連接的不再是單獨的NIO線程，而是獨立的NIO線程池。利用主從NIO執行緒模型，可以解決一個服務端監聽執行緒無法有效處理所有客戶端連線的效能不足問題。 Netty線程模型並非固定不變的，它可以支援三種Reactor線程模型。

在資料序列化方面，影響序列化效能的主要因素有：

a、序列化後的碼流大小（網路頻寬佔用）。

b、序列化和反序列化操作的效能（CPU資源佔用）。

c、並發呼叫時的效能表現：穩定性、線性成長等。

Netty預設提供了對GoogleProtobuf二進位序列化框架的支持，但透過擴展Netty的編解碼接口，可以實現其它的高性能序列化框架，例如Avro、Thrift的壓縮二進制編解碼框架。

 

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