基于主从Reactor模型的高性能网络通信框架系列(一)：项目框架设计及概述、学习路径

该项目是基于陈硕的Muduo库 进行仿写以及优化,基于Linux系统、C++、网络编程

该项目的代码仓：

git clone https://gitee.com/chang-jj/Reactor-Network-Communication-Framework.git

代码也在持续更新中......

学习阶段

1.高性能服务器框架 TCP

2.支持应用层协议：HTTP

3通过自定制协议 实现RPC(Remote Procedure Call)通信框架

协议----->网络通信中客户端和服务器端之间的数据格式约定
知名协议
自定制协议------>自定义数据格式约定
RPC

框架设计

1.Reactor模型

反应堆模型（直译），事件驱动模型（原理），事件循环模型（实现机制）
epoll+事件分发

2.核心特性

被动反应：不像主动轮询，而是等待事件发生然后反应
链式反应：一个事件可能触发一系列的后续处理
能量集中：少量线程处理大量连接，像反应堆高效产生能量
控制中心：像核反应堆的控制系统统一调度所有事件

3.reactor网络通信模型的演化

单reactor模型

单线程处理达到性能瓶颈

单reactor+线程池模型

单线程------>epoll监听多个文件描述符

数据的收发------>性能瓶颈

业务处理模块----->线程池处理

主从Reactor

4.与其他相关模型的对比

模型	Reactor（反应堆模型）	Proactor(前摄器模型)
IO 类型	同步 IO,事件就绪处理	异步 IO，操作完回调
read/write	应用做	内核做
通知时机	可读/可写	IO完成
epoll	Reactor	不是真异步
Windows IOCP	❌	✅

Proactor模型：

前摄器模型，主动模式
核心思想：
- 应用程序发起异步I/O操作，然后继续执行其他任务，当I/O操作完成时，操作系统会通知应用程序，应用程序再处理相应的业务逻辑
  - Reactor:"当I/O就绪通知我，我来读写操作"
  - Proactor:"我告诉你我要读什么，你帮我做完后通知我结果"'
核心特点：
- 异步IO:应用程序调用异步IO操作，由操作系统负责执行I/O，应用程序不阻塞等待
- 完成通知：I/O操作完成后，操作系统主动通知应用程序
- 分离关注点：应用程序的I/O操作和事件分离，由操作系统负责I/O操作，应用程序负责业务处理

I/O操作：

发起IO调用
等待IO就绪
拷贝数据（内核数据拷贝到buff）
IO调用返回

同步和异步区别

事情由谁执行
结果获取方式
- 同步：主动等待结果
- 异步：结果完成后被通知
  - 异步IO：进程发起IO调用，IO调用+数据拷贝过程系统完成，IO完成后通知进程

CPU_Kernel

概要设计

模块设计

reactor ：负责事件循环监控及分发功能。
- Poller描述符监控模块：封装epoll,负责描述符的事件监控与事件分发。
- Eventloop事件循环模块 ：负责实现Poller事件循环监控+任务池实现连接的线程安全操作。
- LoopThread模块：负责实现Eventloop与对应线程thread封装在⼀起。
  - 单一职责原则------>一个类只负责一个功能
  - Weakup事件循环唤醒模块：负责Poller的阻塞唤醒事件描述符的读事件处理（muduo中没
  有）
- LoopThreadPool模块：负责实现池化LoopThread功能。
handler ：负责描述符的监控事件描述以及事件处理
- Channel事件处理器模块：负责描述描述符的监控事件以及事件处理
- TimerQueue定时器模块：负责实现定时器中定时器描述符的读事件处理
  - Timestamp时间操作模块：负责简单的系统⽇期时间操作
  - Timer定时任务模块：负责描述⼀个定时任务（过期时间，是否重复，过期回调，...）
  - TimerId模块：与定时任务Timer对应的定时任务ID（唯⼀序号，定时任务指针）
- Acceptor监听对象模块：负责监听套接字的读事件处理
- **Connection连接对象模块：**负责I/O套接字的读写事件处理。
  - Buffer模块：负责实现发送/接收数据缓冲区
  - Sockets模块：负责套接字的各项基础操作
逻辑整合：
- TcpServer服务器模块：负责基于以上模块整合实现服务端
- TcpClient客⼾端模块：负责基于以上模块整合实现客⼾端