常见多线程并发服务器编程模型

一、3点基础知识

1、一个主机的端口号为所有进程所共享，但普通用户进程绑定不了一些特殊端口号如20、80等。 

2、每个进程都有自己的文件描述符（包括file fd, socket fd, timer fd, event fd, signal fd），一般是1024，可以通过ulimit -n 设置，但所有进程打开的文件描述符总数有上限，跟主机的内存有关。

3、一个进程内的所有线程共享进程的文件描述符。

二、常见并发服务器方案：

1、循环式/迭代式( iterative )服务器
无法充分利用多核CPU，不适合执行时间较长的服务，即适用于短连接。如果是长连接则需要在read/write之间循环，那么只能服务一个客户端。

2、并发式(concurrent)服务器
one connection per process/one connection per thread

适合执行时间比较长的服务

one connection per process : 主进程每次fork 之后要关闭connfd，子进程要关闭listenfd

one connection per thread : 主线程每次accept 回来就创建一个子线程服务，由于线程共享文件描述符，故不用关闭。

3、prefork or pre threaded（UNP2e 第27章）（容易发生“惊群”现象，即多个子进程都处于accept状态）

4、反应式( reactive )服务器 (reactor模式)（select/poll/epoll）
并发处理多个请求，实际上是在一个线程中完成。无法充分利用多核CPU
不适合执行时间比较长的服务，所以为了让客户感觉是在“并发”处理而不是“循环”处理，每个请求必须在相对较短时间内执行。

5、reactor + thread per request（过渡方案）

6、reactor + worker thread（过渡方案）

7、reactor + thread pool（能适应密集计算）

8、multiple reactors（能适应更大的突发I/O）

reactors in threads（one loop per thread）
reactors in processes

一般来说一个subReactor适用于一个千兆网口

9、multiple reactors + thread pool（one loop per thread + threadpool）（突发I/O与密集计算）

subReactor可以有多个，但threadpool只有一个。

10、proactor服务器(proactor模式，基于异步I/O)

理论上proactor比reactor效率要高一些

异步I/O能够让I/O操作与计算重叠。充分利用DMA特性。

Linux异步IO

glibc aio（aio_*），有bug

kernel native aio（io_*），也不完美。目前仅支持 O_DIRECT 方式来对磁盘读写，跳过系统缓存。要自已实现缓存，难度不小。

boost asio实现的proactor，实际上不是真正意义上的异步I/O，底层是用epoll来实现的，模拟异步I/O的。

常见并发服务器方案比较：