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土豆兄弟
dac9b98d64
更新了周末学习的成果 2022年08月28日20:44:35 |
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Netty
目录
- Netty 的背景现状趋势
- Netty 源码 从 领域知识分析
- Netty 源码 从 请求处理分析
- Netty 基本原理编码
- Netty 生产级实战
- Netty 精通
1. 概述
- 官网 https://netty.io/
- 用户指导文档 User guide for 4.x https://netty.io/wiki/user-guide-for-4.x.html
- API文档 4.1.79.Final https://netty.io/4.1/api/index.html
- Netty 是 Trustin Lee (韩国, Line 公司) 2004 研发
- 本质: 网络应用程序框架 - 非单机版程序
- 实现: 异步, 事件驱动 - 高性能
- 特性: 高性能, 可维护, 快速开发 - 能快速开发
- 用途: 开发服务器和客户端
- 思考: 为什么不直接使用 JDK NIO
- Netty做的优化:
- 支持常用应用层协议
- 解决传输问题: 粘包, 半包现象
- 支持流量整形
- 完善的断连, ldle等异常处理
- 规避 JDK NIO bug - 经典的 epoll bug : 异常唤醒空转导致 CPU 100%
- Netty 解决方式: 检测问题发生, 然后处理
- io.netty.channel.socket.nio.NioChannelOption#setOption
- IP_TOS 参数(IP包的优先级和QoS选项)使用时抛出异常 - java.lang.AssertionError:Option not found
- Netty 解决方式: 遇到问题绕路走
- Netty API 更友好和强大
- 比如 ByteBuffer 和 Netty 的 ByteBuf
- Threadlocal 和 Netty 的 FastThreadLocal
- Netty 隔离变化 屏蔽细节
- 隔离 JDK NIO 的实现变化: nio -> nio2(aio) -> ...
- 屏蔽 JDK NIO 的实现细节
- 思考: 自己去开发一个 Netty 的类似框架需要什么
- 需要你自己去维护基础 Nio 的 bug
- 且连续的维护很久
- 类似的网络通信框架
- Apache Mina - Netty 是 Mina 的升级版本
- Sun Grizzly - 用得少,文档少,更新慢
- Apple Swift NIO ,ACE 等 - 语言不统配
- Cindy 等 - 生命周期短
- Tomcat, Jetty等 - 没有独立出来
- 版本发展
- 2004年6月 Netty2 发布
- 声称 Java 社区中第一个基于事件驱动的应用网络框架
- 2008年10月 Netty3 发布
- 2013年7月 Netty4 发布
- 2013年12月 发布 5.0.0.Alpha1
- 2015年11月11日 废弃 5.0.0
- 废弃原因1: 复杂,没有证明明显性能优势, 维护不过来
- 废弃原因2: 与 Apache Mina 关系
- 2004年6月 Netty2 发布
- 现状与趋势
- 维护者 core: Trustin Lee & Norman Maurer
- 分支
- 4.1 master 支持 Android
- 4.0 线程模型优化, 包结构, 命名
- Netty 无处不在
- 典型项目使用
- 数据库: Cassandra
- 大数据处理: Spark Hadoop
- Message Queue: RocketMQ
- 检索: ElasticSearch
- 框架: gRPC, Apache Dubbo, Spring5(Spring WebFlux)
- 分布式协调器: Zookeeper
- 工具类: async-http-client
- 等...
- 趋势
- 更多流行协议的支持
- 紧跟 JDK 新功能的步伐
- 更多易用, 人性化的功能
- IP地址黑名单, 流量整形
- 应用越来越多
2. 原理剖析
2.1 I/O 模式
- 经典的 I/O 模式
- BIO
- NIO
- AIO
- 概念
- 阻塞和非阻塞
- 同步和异步
- 为什么 Netty 仅支持 NIO?
- 为什么不建议 阻塞 I/O (BIO/OIO)
- 连接数高的情况下: 阻塞 -> 耗资源,效率低
- 为什么删掉已经做好的AIO支持?
- Windows 实现成熟,但是恩少用来做服务器
- Linux 常用来做服务器, 但是AIO实现不够成熟
- Linux 下 AIO 相比较 NIO 的性能提升不明显
- 为什么 Netty 有多种 NIO 实现
- 通用的 NIO 实现在 Linux 下也是使用 epoll, 为什么自己单独实现?
- 实现的更好
- Netty 暴露了更多的可控制参数
- JDK 的 NIO 默认实现是水平触发
- Netty 是边缘触发(默认)和水平触发可切换
- Netty 实现的垃圾回收更好, 性能更好
- Netty 暴露了更多的可控制参数
- NIO 一定优于 BIO 么
- BIO 代码简单
- 特定场景: 连接数少, 并发度低, BIO 性能不输 NIO
- Netty 切换 I/O 模式支持
- 在 new EventLoopGroup 的实现的时候和在指定 channel 的使用同时指定对应的 I/O 模式支持即可
- EventLoopGroup 采用的是 死循环监听 + 处理事件
- Netty channel 采用的是 泛型 + 反射 + 工厂模式 实现的 I/O 模式的切换
2.2 Netty 支持三种 Reactor
2.3 Netty 支持 TCP粘包,半包
- 粘包的主要原因
- 发送方每次写入数据 < 嵌套字缓冲区大小
- 接收方读取套接字缓冲区数据不够及时
- 半包的主要原因
- 发送方写入数据 > 套接字缓冲区大小
- 发送的数据大于协议的MTU(Maximum Transmission Unit, 最大传输单元), 必须拆包
- 换个角度来看
- 收发
- 一个发送可能被多次接收, 多个发送可能被一次接收
- 传输
- 一个发送可能占用多个传输包, 多个发送可能公用一个传输包
- 收发
- 根本原因
- TCP 是流式协议, 消息无边界
- PS: UDP虽然一次运输多个,但是每个传输单元都有界限, 一个一个接收,所以无粘包, 半包问题
2.4 Netty 对 "二次" 编解码方式的支持
- TCP 包法人编解码是一次编解码, 但是我们要对一次解码的字节进行更好的使用, 所以要对所使用的对象进行转换
- 对应的编解码器就是为了将Java对象转换成字节流方便存储或传输
- 一次解码器: ByteToMessageDecoder
- io.netty.buffer.ByteBuf (原始数据流) -> io.netty.buffer.ByteBuf (用户数据)
- 二次解码器: MessageToMessageDecoder
- io.netty.buffer.ByteBuf (用户数据) -> Java Obj
- 是否要把两次编解码合二为一?
- 不建议
- 没有分层, 不够清晰
- 耦合性高, 不容易置换方案
- 不建议
- 常用的"二次"编解码方式
- Java 序列化
- Marshaling
- XML
- JSON
- MessagePack
- Protobuf
- 其他
- 选择依据 - 需要比较不同的数据大小情况
- 空间: 编码后占用空间
- 时间: 编解码速度
- 是否追求可读性
- 多语言的支持
- Google Protobuf
- Protobuf 是一个灵活的, 高效的用于序列化数据的协议
- 相对比XML和JSON, Protobuf 更小, 更快, 更便捷
- Protobuf 是跨语言的, 并且自带了一个编译器(protoc), 只需要用它进行编译,可以自动生成 Java,Python 等代码, 不需要自己进行编写
- 使用
# 定义 .proto 文件
# 安装工具
# 执行生成文件
protoc --java_out=[生成文件的目录]
2.5 keepalive 与 idle 监测
- 为什么还需要应用层的 keepalive?
- 协议不同, 各层的关注点不同:
- 传输层关注是否 "通", 应用层关注是否可服务?
- TCP 层的 keepalive 默认关闭, 且经过路由中转设备 keepalive 包可能会被丢弃
- TCP层的 keepalive 时间太长
- 默认 > 2 小时 , 但属于系统参数, 改动影响所有应用
- Tips: HTTP 属于应用层协议, 但是常常听到的名词 "HTTP Keep-Alive" 指的是对长连接和短连接的选择
- Connection: Keep-Alive 长连接 (HTTP/1.1 默认长连接, 不需要带这个 header)
- Connection: Close 短连接
- 协议不同, 各层的关注点不同:
- idle 监测是什么?
- 发送 keepalive: 一般用来配合 keepalive, 减少 keepalive 消息
- KeepAlive 设计演进 : V1 定时 keepalive 消息 -> V2 空闲监测 + 判定为 idle 时才发 keepalive
- 实际应用: 结合起来使用, 按需 keepalive, 保证不会空闲, 如果空闲, 关闭连接
- 在 Netty 中开启 TCP keepalive 和 idle 检测
- 开启 keepalive (Server 端开启 TCP keepalive)
- bootstrap.childOption(ChannelOption.SO_KEEPALIVE, true)
- bootstrap.childOption(NioChannelOption.of(StandardSocketOptions.SO_KEEPALIVE), true)
- 提示: .option(ChannelOption.SO_KEEPALIVE, true) 存在但是无效
- 开启不同的 idle Check
- ch.pipeline().addLast("idleCheckHandler", new IdleStateHandler(0,20,TimeUnit.SECONDS));
2.6 Netty 锁 相关的支持
- 同步问题的核心三要素
- 原子性
- 可见性
- 有序性
- 锁的分类
- 对竞争的态度: 乐观锁(java.util.concurrent 包中的原子类), 悲观锁(Synchronized)
- 等待锁的人是否公平而言: 公平锁 new ReentrantLock(true) 与 非公平锁 new ReentrantLock()
- 是否可以共享: 共享锁与独享锁: ReadWriteLock, 其读锁是共享锁, 其写锁是独享锁
- 在意锁的对象和范围 -> 减少粒度
- 例: 初始化 channel (io.neety.bootstrap.ServerBootstrap#init) # 该代码已经被 Netty 重构
- Synchronized method -> Synchronized block
- 在意锁的对象本身大小 -> 减少空间占用
- 例: 统计待发送的字节数(io.neety.channel.ChannelOutboundBuffer)
- AtomicLong -> Volatile long + AtomicLongFieldUpdate
- Atomic long VS long:
- volatile long = 8 bytes
- AtomicLong = 8 bytes(volatile long) + 16bytes(对象头) + 8 bytes(引用) = 32 bytes [不考虑优化]
- 至少节省了 24 个 字节
- 结论: Atomic* objects -> Volatile primary type + Static Atomic* FieldUpdater
- 注意锁的速度 -> 提高并发性
- 根据不同的场景选择不同的并发包 -> 因需而变
- 衡量好锁的价值, 能不用就不用
2.7 Netty 内存的管理和使用
- 目标:
- 内存占用少(空间)
- 应用速度快(时间)
- 对 Java 而言, 减少 Full GC 的 STW(Stop the world)时间
- Netty 内存技巧 - 减少对象本身大小
- Netty 内存技巧 - 对分配内存进行预估
- Netty 内存技巧 - 预测分配大小
- Netty 内存技巧 - Zero-Copy
- Netty 内存技巧 - 堆外内存
- Netty 内存技巧 - 内存池
- 类似: 平板点菜 -> 替代纸点菜
- 为什么要引入对象池:
- 创建开销大
- 对象高频率创建且可复用
- 支持高并发又能保护系统
- 维护, 共享有限的资源
- 如何实现内存池?
- 开源实现: Apache Common Pool
- Netty 轻量级对象池实现 io.netty.util.Recycler [他自己的场景来建立的]
4. 基本原理编码
4.1 编写网络应用程序的基本步骤
4.2 数据结构设计
- opration/ opration result - 封装成 Body [这里采用的是Json编码]
- version - 头信息, 版本号 - 处理兼容性
- opCode - 头信息, opration 类型 - Json解析的时候用到
- streamId - 头信息, 标识信息唯一的Id
- length - 处理粘包和半包问题
4.3 代码
- case 查看 : com.baiye.case5
4.4 Netty 编程中的易错点
- LengthFieldBasedFrameDecoder 中 initialBytesToStrip 未考虑设置
- 见 com.baiye.case5.server.codec.OrderFrameDecoder
- 见 io.netty.handler.codec.LengthFieldBasedFrameDecoder 源码
-
- lengthFieldOffset = 0
- lengthFieldLength = 2
- lengthAdjustment = -2 (= the length of the Length field)
- initialBytesToStrip = 0
- BEFORE DECODE (14 bytes) AFTER DECODE (14 bytes)
- +--------+----------------+ +--------+----------------+
- | Length | Actual Content |----->| Length | Actual Content |
- | 0x000E | "HELLO, WORLD" | | 0x000E | "HELLO, WORLD" |
- +--------+----------------+ +--------+----------------+
- 一定要进行设置,这样才会跳过 Length field 的长度
- 避免使用 LengthFieldBasedFrameDecoder(...) 最简单的构造器, 因为最简单的构造器 initialBytesToStrip 是 0
- ChannelHandler 顺序不正确
- 如何保证顺序正确:
- 先请求后响应, 包 -> 协议 -> 协议 -> 包
- 业务的Handler 顺序都可以 , 可以放在最后写
- 如何保证顺序正确:
- ChannelHandler 该共享不共享, 不该共享却共享,触发多线程问题
- LoggingHandler 就是要共享的, 因为Channel 都有自己的 pipeline , 不共享就是浪费空间, 问题也不大
- PS: 总结有哪些需要共享的 Handler, 哪些不需要共享的 Handler
- 分配 ByteBuf: 分配器直接用 ByteBufAllocator.DEFAULT 等, 而不是采用 ChannelHandlerContext.alloc()
- 见 com.baiye.case5.server.codec.OrderProtocolEncoder
- ctx 中可以获取 alloc, 不要自己去创建, 因为当源码重新创建了一个 alloc 的实现,会有可能造成实现的不一致
- 未考虑 ByteBuf 的释放
- 继承 SimpleChannelInboundHandler 可以帮我们进行释放资源, 如果使用 ChannelInboundHandlerAdapter 就要自己进行释放 ReferenceCountUtil.release(msg); , 不接收消息也要进行释放 fireChannelRead()
- 错以为 ChannelHandlerContext.writer(msg) 就写出数据了
- writer 仅仅是将消息加到队列中, 不是进行真正的发送
- 乱用 ChannelHandlerContext.channel().writerAndFlush(msg)
- ctx.writeAndFlush(responseMessage); : 是在当前 pipelineHandler 的位置寻找下一个符合条件的 Handler,所以并不是把 pipeline 重新走了一遍
- ctx.channel().writerAndFlush(msg); : 是调用的 pipeline.writeAndFlush(msg); , 表示 pipeline 重新走了一遍, 如果是中间的 Handler 就会造成死循环
- ctx.channel().writerAndFlush(msg); 常用在客户端, ctx.writeAndFlush(responseMessage); 用在服务端
5. 实战及调优
5.1 调优参数: 调整 System 参数及 Netty 核心参数
/proc/sys/net/ipv4/tcp_keepalive_time
- Netty 支持的系统参数
- Netty 支持的系统参数 ChannelOption.XXX 讨论
- 不考虑 UDP
- IP_MULTICAST_TTL
- 不考虑 OIO 编程
- ChannelOptionSO_TIMEOUT=("SO_TIMEOUT"); - 控制阻塞时间
- 不考虑 UDP
- 参数列表
-
- SO_SNDBUF 和 SO_RCVBUF 参数现在因为Linux是动态的, 所以不用调整
- SO_KEEPALIVE 我们用应用层控制, 所以这里保持默认关闭
- SO_REUSEADDR
- SO_LINGER
- IP_TOS
- TCP_NODELAY 这个要设置为 true - 小报文比较多的情况下
-
- SO_RCVBUF
- SO_REUSEADDR
- SO_BACKLOG
IP_TOS
- 参数调优要点 - 权衡 Netty 核心参数
- option/childOption 要分清, 不会报错, 也不会生效
- 不懂不要动, 避免过早优化
- 可配置(动态配置更好)
- 需要调整的参数
- 最大打开文件数
- TCP_NODELAY SO_BACKLOG SO_REUSEADDR (酌情处理)
-
- 第一个参数值, 不大是因为这是每个连接的范围值, 其实很大了
- 两个兄弟的关系
- 功能上可以细分为3类
- 服务端调优 com.baiye.case5.server.ServerV1
- 客户端调优 com.baiye.case5.client.OrderClientV4
serverBootstrap.option(ChannelOption.SO_BACKLOG, 1024);
- SocketChannel -> .childOption
- ServerSocketChannel -> .option
5.2 跟踪诊断 应用易诊断 | 可视化 | 内存不泄露
- "易" 诊断
- 完善 "线程名"
- 完善 "Handler" 名称
- 使用好 Netty 日志
-
- 一般实现 2-1 表示 boss group
- 一般实现 3-1 表示 worker group
- 以后可能改变
-
- "$1" 表示一个匿名内部类
- "#0" 防止一个pipeline中加入多个 handler
- Netty 日志原理及使用
- Netty 日志框架原理
- Netty 会自动去依赖主流的日志框架的实现, 把 slf4j log4j 的 ture 进行设置 所以可以直接使用
- 修改 JDK logger 级别
- 默认 JDK 的日志没有 "DEBUG" 的日志级别, 默认是使用 "FINE"
- 使用 slf4j + log4j 示例
- 加入相关的 日志依赖即可
- 衡量好 longing handler 的位置和级别
- 参考代码 com.baiye.case5.server.ServerV1
- Netty 日志框架原理
- 可视化
- 内存不泄露
- Netty 内存泄露指的是什么?
- 原因: "忘记" release
- ByteBuf buffer = ctx.alloc().buffer();
buffer.release() / ReferenceCountUtil.release(buffer);
- 后果: 资源未释放 -> OOM
- 堆外: 未 free (PlatformDependent.freeDirectBuffer(buffer));
- 池化: 未归还 (recyclerHandle.recycle(this))
- 原因: "忘记" release
- Netty 内存泄露检测核心思路
- Netty 内存泄露检测的源码解析
- 示例: 用 Netty 内存泄露检测工具做检测
5.3 优化使用
A. 用好 Netty 自带注解
- @Sharable
- 标识 handler 提醒可共享, 不标记共享的不能重复加入 pipeline, 会造成程序的中断
- @Skip
- 跳过 handler 的执行
- 4.x 不让使用, 因为直接把代码可以进行删除, 没必要通过比偶记得方式进行
- 但是他自己还是私人调用
- @UnstableApi
- 提醒不稳定, 慎用, 一般对未进行正式测试的类进行标记,不要进行使用
- @SuppressJava6Requirement
- @SuppressForbidden
B. 整改线程模型加快响应
C. 增强写, 延迟和吞吐量的抉择
D. 流量整形, 让其运行平稳
- 流量整形的用途
- 网盘限速(有意)
- 景点限流(无奈)
- Netty 内置的三种流量整形
- Channel 级别 io.netty.handler.traffic.ChannelTrafficShapingHandler
- Global 级别 io.netty.handler.traffic.GlobalTrafficShapingHandler
- Netty 流量整形的源码分析和总结
- 示例: 流量整形的使用
E. 不同平台开启 native
5.4 安全增强
A. 设置 "水位线" 保护自己安全
- Netty OOM 的根本原因
- Netty OOM - ChannelOutboundBuffer
- Netty OOM - TrafficShapingHandler
- Netty OOM 的对策
B. 启动空闲检测
- Server : com.baiye.case5.server.handler.ServerIdleCheckHandler
- Cliet : com.baiye.case5.client.handler.ClientIdleCheckHandler [编码前]| com.baiye.case5.client.handler.KeepaliveHandler [编码后]
- PS: 记得把整个 Handler 放到 Client 中
C. 黑白名单
- Netty 中的 "cidrPrefix" 是什么?
- Netty 地址过滤功能源码分析
- 同一个 Ip 只能有一个连接
- Ip 地址过滤: 黑名单, 白名单
- 示例: 使用黑名单增强安全
- com.baiye.case5.server.ServerV7
D. 自定义授权
- com.baiye.case5.server.handler.AuthHandler [编码后]
- 对应Client端必须把整个消息进行第一个发送出去
E. SSL 设置
成就点
- 负责公司千万级别实时在线用户长连消息推送系统
- 企业社交 Sass 完美解决方案
主要方案
- 完美应用示例(十万级): 线程池异步业务 + (Linux 句柄) + 单机Netty + 日志
- 异步化完美方案(百万级): 线程池异步业务 + (Linux 句柄) + HA高可用 + 日志
- 多服务端解决方案(千万级): Disruptor异步业务 + (Linux 句柄) + HA高可用 + 日志
参考资料
- https://www.imooc.com/t/6224286 慕课网牛人教程
Netty基本组件
- Netty对传统 Socket 进行封装
- NioEventLoop,Channel,ByteBuf,Pipeline,ChannelHandler
- NioEventLoop => Thread(监听客户端的连接 + 处理每个连接的读写线程)
- Channel => Socket 对一条连接的封装
- ByteBuf => IO Bytes 每一个Channel上数据流的处理
- Pipeline => Logic Chain 逻辑处理链
- Channel Handler => Logic 每一个逻辑
Netty服务端启动
- 分析服务端启动流程,包括服务端Channel的创建,初始化,以及注册到selector
- 服务端的启动在哪里初始化?
- 在哪里accept连接?
- 启动过程
- 创建服务端 Channel -> newChannel()
- 初始化服务端 Channel -> init()
- 注册 selector -> register()
- 端口绑定 -> doBind()
- 源码分析1 - 创建服务端Channel
- bind()[用户代码入口] -> initAndRegister()[初始化并注册] -> newChannel()[创建服务端channel]
- 反射创建服务端Channel : NioServerSocketChannel()[构造函数] -> newSocket()[通过jdk来创建底层jdk channel] -> NioServerSocketChannelConfig()[tcp参数配置类] -> AbstractNioChannel() ->
- configureBlocking(false)[阻塞模式] -> AbstractChannel()[创建id, unsafe, pipeline]
- 源码分析2 - 初始化服务端Channel
- init()[初始化入口] -> set ChannelOptions, ChannelAttrs [这个配置用的不多] -> set ChildOptions,ChildAttrs [每次创建的新连接都会把这两个属性配置上去] -> config handler[配置服务端pipeline] ->
- add ServerBootstrapAcceptor[添加连接器,默认添加特殊的Handler]
- init()[初始化入口] -> set ChannelOptions, ChannelAttrs [这个配置用的不多] -> set ChildOptions,ChildAttrs [每次创建的新连接都会把这两个属性配置上去] -> config handler[配置服务端pipeline] ->
- 源码分析3 - 注册 selector
- AbstractChannel.register(channel)[入口] -> this.eventLoop = eventLoop[绑定线程] -> register0()[实际注册] -> doRegister()[调用jdk底层注册] -> invokeHandlerAddedIfNeeded()[做一些事件的回调] ->
- fireChannelRegistered()[传播事件]
- AbstractChannel.register(channel)[入口] -> this.eventLoop = eventLoop[绑定线程] -> register0()[实际注册] -> doRegister()[调用jdk底层注册] -> invokeHandlerAddedIfNeeded()[做一些事件的回调] ->
- 源码分析4 - 端口绑定
- AbstractUnsafe.bind()[入口] -> doBind() -> javaChannel().bind()[jdk底层绑定] -> pipeline.fireChannelActive()[传播事件] -> HeadContext.readIfIsAutoRead()
NioEventLoop
- 分析Netty reactor 线程处理过程,包括事件监听,事件处理,常规任务处理和定时任务处理
- 问题:
- 默认情况下, Netty 服务端启多少线程? 何时启动?
- Netty是如何解决jdk空轮询Bug的?会导致CPU飙升到100%
- Netty是如何保证异步串行无锁化?
- NioEventLoop 创建
- new NioEventLoopGroup()[线程组, 默认2*CPU] -> new ThreadPerTaskExecutor()[线程创建器] -> for(){new Child()}[循环构造NioEventLoop对象数组] ->
- chooserFactory.newChooser()[线程选择器:给每个新连接分配NioEventLoop线程]
- new NioEventLoopGroup()[线程组, 默认2*CPU] -> new ThreadPerTaskExecutor()[线程创建器] -> for(){new Child()}[循环构造NioEventLoop对象数组] ->
- 深入剖析 ThreadPerTaskExecutor()
- 每次执行任务都会创建一个线程实体 -> FastThreadLocalThread
- NioEventLoopGroup 线程命名规则 nioEventLoop-1-xx
- 深入剖析 newchild()
- 保存线程执行器 ThreadPerTaskExecutor
- 创建一个 MpscQueue
- 创建一个 selector
- 深入剖析 chooserFactory.newChooser() 创建线程选择器
- chooserFactory.newChooser() -> isPowerOfTwo()[判断是否是2的幂, 如2,4,8,16] ->[TRUE] PowerOfTwoEventExecutorChooser[优化] -> index++ & (length-1) ->
- [FALSE] GenericEventExecutorChooser[普通] -> abs(index++ % length)
- ps: 计算机底层 & 操作比 取模操作高效的多, &操作是二进制的操作
- chooserFactory.newChooser() -> isPowerOfTwo()[判断是否是2的幂, 如2,4,8,16] ->[TRUE] PowerOfTwoEventExecutorChooser[优化] -> index++ & (length-1) ->
- NioEventLoop 启动触发器
- 服务端启动绑定端口
- 新连接接入通过 chooser 绑定一个 NioEventLoop
- 启动流程
- bind() -> execute(task)[入口] -> startThread() -> doStartThread()[创建线程] -> ThreadPerTaskExecutor.execute()[线程执行器进行创建] ->
- thread = Thread.currentThread()[保存创建的线程] -> NioEventLoop.run()[启动]
- bind() -> execute(task)[入口] -> startThread() -> doStartThread()[创建线程] -> ThreadPerTaskExecutor.execute()[线程执行器进行创建] ->
- NioEventLoop 执行逻辑
- NioEventLoop.run() -> for(;;) -> select()[检查是否有io事件] -> processSelectedKeys()[处理io事件] -> runAllTasks()[处理异步任务队列]
- select() 方法执行逻辑 - 检测IO事件
- deadline 以及任务穿插逻辑处理
- 阻塞式的 select
- 解决 jdk 空轮训的 bug
新连接接入
- 分析新连接接入以及绑定reactor线程,绑定到selector的过程
pipeline
- 分析pipeline的创建,初始化,添加和删除ChannelHandler,事件传播机制,异常传播机制
ByteBuf
- 详细分析ByteBuf种类,如何减少多线程内存分配竞争,不同大小内存是如何分配的
Netty解码
- 详细分析Netty解码原理,解码器抽象,以及几种常见的解码器
Netty编码及writeAndFlush()
- writeAndFlush传播流程,编码器抽象,writeAndFlush详细流程
Netty性能优化工具类解析
- 详细分析Netty里面最高频使用的两个性能优化类FastThreadLocal以及轻量级对象池Recycler
Netty设计模式应用
- 分析各类常见设计模式以及在Netty中的应用
Netty高性能并发调优
- 系统层面单机如何支持百万连接,如何提升应用层面性能
- 单机通过修改Linux句柄数目限制提升
- 应用层主要是通过线程池和异步方式进行调优
Netty调优
实战及应用
- 开源软件中的应用
- 实现 RPC
数据可靠性通信场景分析与架构设计 - 实际场景
- 数据通信要求实时性高, 且高性能, 异构系统
- 需要保障不同的业务请求对应不同的实现
- 支持负载均衡策略(TCP级别的), 故障切换
- 需要可靠性保障的支持, 数据不允许丢失
- 定时任务是对中间状态进行定时的扫描, 进行消息推送补偿, 改写为最终状态的
1. 思考的问题
2 自定义数据格式 - 定义使用的数据结构
- Message 的格式是通用的
- 只需要把业务相关的数据格式进行定义即可,就是对应的什么模型类
3 整合 SpringBoot - 思路
4. 高可用 Netty 架构分析
- 常见的负载均衡策略 : LBS / Haproxy + Keepalived / Nginx
- 选择最小连接数的策略
Netty调优
Netty调优 - 内存调优
1. netty客户端连接池泄漏问题复现及原因解析
-
问题复现: 生产环境使用 netty 作为客户端通信框架, 在客户端创建一个 tcp 连接池, 随着也无压力的上升, 在高峰期出现OOM问题, 需要重启才能恢复
-
参考: com.baiye.case2
-
Bootstrap 不是线程安全的
- 真正的逻辑是 bossGroup 来进行处理的
-
总结:编码规范问题, 注意客户端连接建立的编写, 关闭chanel的问题
2. netty内存池泄漏问题复现及排查解析
-
问题复现: 服务端使用 netty 作为通信框架, 负责消息接入和路由转发, 在功能测试时没有发现问题, 转性能测试后, 运行一段时间发现内存分配异常, 服务端无法接收请求消息, 系统吞吐量为0
-
当消息进来的时候, Netty给他分配的内存没有释放,最终导致了内存泄漏
-
ByteBuf申请和释放场景分析
- 基于内存池的请求 ByteBuf
- 我们建议在使用 ServerHandler 时候实际使用 SimpleChannelInboundHandler , 不会存在内存泄露问题
- 基于非内存池请求的 ByteBuf (不推荐), 还是要自己释放
- 基于内存池的响应 ByteBuf
- 基于非内存池的响应 ByteBuf (不推荐) 还是要自己释放
- 基于内存池的请求 ByteBuf
-
总结: ServerHandler 选用 SimpleChannelInboundHandler 来规避内存泄漏问题,但是仅限于你的Handler里面是同步处理的逻辑, 如果是异步的处理, 只能用 ChannelInboundHandlerAdapter
3. netty 内存池 的性能对比
-
4.x 引入 内存池机制, 对netty的提升很大
-
com.baiye.case3.ByteBufPerformance 池化代码测试
-
netty 内存池很大程度上提升了系统性能, 但是无用则会代理内存泄漏问题, 由于内存的申请和释放可能由Netty框架隐形完成, 所以增加了内存管理复杂度,所以必须深入理解ByteBuf的申请和释放机制,以免误用
-
总结: 使用 4.x 提供的池化技术 PooledByteBufAllocator , 提升性能
4. ByteBuf 故障排查及优化 - HTTP 响应 Body 获取异常
- HTTP协议栈 ByteBuf 使用问题
- netty 解决好 HTTP 协议的问题, 就可以当 Tomcat 进行使用