Day09_11_Dubbo教程之远程通信框架Netty原理分析

系统管理员 2024-01-20 08:04 31阅读 0赞

## Dubbo远程通信框架Netty原理分析 ##

### 一. 概述 ###

**Dubbo 底层通信选择了 Netty 这个 NIO 框架来做为默认的网络通信框架,并且通过自定义协议进行通信**.dubbo 支持以下网络通信框架:

*  Netty(默认)
 *  Mina
 *  Grizz ly

### 二. Netty是什么? ###

#### 1. Netty简介 ####

Netty是一个由JBOSS提供的非常好用的处理socket通信的Java开元框架.它的目的是为了快速开发高性能、高可靠性的网络服务器和客户端程序.Netty提供异步的、事件驱动的网络应用程序框架和工具.

#### 2. Netty优点 ####

2.1 并发高

**Netty是一款基于NIO(Nonblocking I/O,非阻塞IO)开发的网络通信框架,对比于BIO(Blocking I/O,阻塞IO),它的并发性能得到了很大提高.**

BIO示意图:  
![Image 1][]![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3N5YzAwMDY2Ng_size_16_color_FFFFFF_t_70][]

NIO示意图:  
![Image 1][]![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3N5YzAwMDY2Ng_size_16_color_FFFFFF_t_70 1][]

对比两张图可以看出,下图中出现了**selector,这也正是NIO的单线程处理连接的数量比BIO高出很多的原因.**

当一个连接建立之后,它有两个步骤要做:

*  第一步是接收完客户端发过来的全部请求数;
 *  第二步是服务端处理完请求业务之后返回response给客户端.

**NIO和BIO的区别主要是在第一步**.

**在BIO中,等待客户端发送数据这个过程是阻塞的,这样就造成了一个线程只能处理一个请求的情况,而机器能支持的最大线程数是有限的,这就是为什么BIO不能支持高并发的原因.**

而NIO中,当一个Socket建立好之后,Thread并不会阻塞这个Socket,而是将这个请求交给Selector,Selector会不断的遍历所有的Socket,一旦有一个Socket建立完成,它会通知Thread,然后Thread处理完数据再返回给客户端---这个过程是阻塞的,这样就能让一个Thread处理更多的请求了.

**BIO与NIO的区别**

**BIO:** 同步阻塞IO,阻塞整个步骤,如果连接少,它的延迟是最低的,因为一个线程只处理一个连接,适用于少连接且延迟低的场景,比如说数据库连接.

**NIO:** 同步非阻塞IO,阻塞业务处理但不阻塞数据接收,适用于高并发且处理简单的场景,比如聊天软件.

2.2 传输快

Netty的传输快其实也是依赖了NIO的一个特性---**零拷贝**.我们知道,Java的内存有堆内存、栈内存和字符串常量池等,其中堆内存是占用内存空间最大的一块,也是Java存放对象的地方,一般我们的数据如果需要从IO读取到堆内存,中间需要经过Socket缓冲区,也就是说一个数据会被拷贝两次才能到达它的的终点,如果数据量大,就会造成不必要的资源浪费.

**Netty针对这种情况,使用了NIO中的另一大特性---零拷贝,当它需要接收数据的时候,它会在堆内存之外开辟一块内存,数据就直接从IO读到了那块内存中去,在Netty里面通过ByteBuf可以直接对这些数据进行直接操作,从而加快了传输速度.**

### 三. 核心组件 ###

#### 1. Channel ####

数据传输流,与channel相关的概念有以下四个.

![Image 1][]![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3N5YzAwMDY2Ng_size_16_color_FFFFFF_t_70 2][]

#### 2. ByteBuf ####

ByteBuf是一个存储字节的容器,最大特点就是使用方便,它既有自己的读索引和写索引,方便你对整段字节缓存进行读写,也支持get/set.

#### 3. EventLoop ####

**EventLoop 是 Netty 的核心概念, Netty 里面的网络编程处理都是基于事件回调.**下面的图说明了 Channel、EventLoop、Thread 以及 EventLoopGroup 之间的关系.  
![Image 1][]![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3N5YzAwMDY2Ng_size_16_color_FFFFFF_t_70 3][]

它们的关系是:

*  1️⃣. 一个 `EventLoopGroup` 包含一个或者多个 `EventLoop`;
 *  2️⃣. 一个 `EventLoop` 在它的生命周期内只和一个 `Thread` 绑定;
 *  3️⃣. 所有 `EventLoop` 处理的 `I/O` 事件都将在它专门的 `Thread` 中被处理;
 *  4️⃣. 一个 `Channel` 在它的生命周期内只注册于一个 `EventLoop`;
 *  5️⃣. 一个 `EventLoop` 可能会被分配一个或者多个 `Channel`;

Netty 设计为一个操作 `I/O` 的 `Channel` 都会由相同的 `Thread`执行,这样就能够消除线程之间的同步.所以 Netty 内部是通过回调来处理事件的,当一个回调被触发时执行相关的事件.

[Image 1]: 
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3N5YzAwMDY2Ng_size_16_color_FFFFFF_t_70]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/01/20/ef543295b3024ee4af3d2cc9326ddd96.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3N5YzAwMDY2Ng_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/01/20/cadc5ca8932b43cea99f11c1ef6b3e01.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3N5YzAwMDY2Ng_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/01/20/b2faa024b45241a0a1cb541fd4f4f688.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3N5YzAwMDY2Ng_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/01/20/f681a2f8791c4e49a25634c134e0810a.png