1. 背景
1.1. 驚人的性能數(shù)據(jù)
最近一個(gè)圈內(nèi)朋友通過私信告訴我齐邦，通過使用Netty4 + Thrift壓縮二進(jìn)制編解碼技術(shù)，他們實(shí)現(xiàn)了10W TPS（1K的復(fù)雜POJO對(duì)象）的跨節(jié)點(diǎn)遠(yuǎn)程服務(wù)調(diào)用螺垢。相比于傳統(tǒng)基于Java序列化+BIO（同步阻塞IO）的通信框架玷过，性能提升了8倍多。
事實(shí)上警医，我對(duì)這個(gè)數(shù)據(jù)并不感到驚訝油啤，根據(jù)我5年多的NIO編程經(jīng)驗(yàn)典徘，通過選擇合適的NIO框架，加上高性能的壓縮二進(jìn)制編解碼技術(shù)益咬，精心的設(shè)計(jì)Reactor線程模型逮诲，達(dá)到上述性能指標(biāo)是完全有可能的。
下面我們就一起來看下Netty是如何支持10W TPS的跨節(jié)點(diǎn)遠(yuǎn)程服務(wù)調(diào)用的幽告，在正式開始講解之前梅鹦，我們先簡(jiǎn)單介紹下Netty。
1.2. Netty基礎(chǔ)入門
Netty是一個(gè)高性能冗锁、異步事件驅(qū)動(dòng)的NIO框架齐唆，它提供了對(duì)TCP、UDP和文件傳輸?shù)闹С侄澈樱鳛橐粋€(gè)異步NIO框架箍邮，Netty的所有IO操作都是異步非阻塞的，通過Future-Listener機(jī)制叨叙，用戶可以方便的主動(dòng)獲取或者通過通知機(jī)制獲得IO操作結(jié)果锭弊。
作為當(dāng)前最流行的NIO框架，Netty在互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域摔敛、大數(shù)據(jù)分布式計(jì)算領(lǐng)域廷蓉、游戲行業(yè)、通信行業(yè)等獲得了廣泛的應(yīng)用马昙，一些業(yè)界著名的開源組件也基于Netty的NIO框架構(gòu)建桃犬。
2. Netty高性能之道
2.1. RPC調(diào)用的性能模型分析2.1.1.?傳統(tǒng)RPC調(diào)用性能差的三宗罪
網(wǎng)絡(luò)傳輸方式問題：傳統(tǒng)的RPC框架或者基于RMI等方式的遠(yuǎn)程服務(wù)（過程）調(diào)用采用了同步阻塞IO，當(dāng)客戶端的并發(fā)壓力或者網(wǎng)絡(luò)時(shí)延增大之后行楞，同步阻塞IO會(huì)由于頻繁的wait導(dǎo)致IO線程經(jīng)常性的阻塞攒暇，由于線程無法高效的工作，IO處理能力自然下降子房。
下面形用，我們通過BIO通信模型圖看下BIO通信的弊端：
序列化方式問題：Java序列化存在如下幾個(gè)典型問題：采用BIO通信模型的服務(wù)端就轧，通常由一個(gè)獨(dú)立的Acceptor線程負(fù)責(zé)監(jiān)聽客戶端的連接，接收到客戶端連接之后為客戶端連接創(chuàng)建一個(gè)新的線程處理請(qǐng)求消息田度，處理完成之后妒御，返回應(yīng)答消息給客戶端，線程銷毀镇饺，這就是典型的一請(qǐng)求一應(yīng)答模型乎莉。該架構(gòu)最大的問題就是不具備彈性伸縮能力，當(dāng)并發(fā)訪問量增加后奸笤，服務(wù)端的線程個(gè)數(shù)和并發(fā)訪問數(shù)成線性正比惋啃，由于線程是Java虛擬機(jī)非常寶貴的系統(tǒng)資源，當(dāng)線程數(shù)膨脹之后监右，系統(tǒng)的性能急劇下降边灭，隨著并發(fā)量的繼續(xù)增加，可能會(huì)發(fā)生句柄溢出健盒、線程堆棧溢出等問題绒瘦，并導(dǎo)致服務(wù)器最終宕機(jī)。
1) Java序列化機(jī)制是Java內(nèi)部的一種對(duì)象編解碼技術(shù)味榛，無法跨語言使用椭坚；例如對(duì)于異構(gòu)系統(tǒng)之間的對(duì)接予跌，Java序列化后的碼流需要能夠通過其它語言反序列化成原始對(duì)象（副本）搏色，目前很難支持；
2) 相比于其它開源的序列化框架券册，Java序列化后的碼流太大频轿，無論是網(wǎng)絡(luò)傳輸還是持久化到磁盤，都會(huì)導(dǎo)致額外的資源占用烁焙；
3) 序列化性能差（CPU資源占用高）航邢。
線程模型問題：由于采用同步阻塞IO，這會(huì)導(dǎo)致每個(gè)TCP連接都占用1個(gè)線程骄蝇，由于線程資源是JVM虛擬機(jī)非常寶貴的資源膳殷，當(dāng)IO讀寫阻塞導(dǎo)致線程無法及時(shí)釋放時(shí)，會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)性能急劇下降九火，嚴(yán)重的甚至?xí)?dǎo)致虛擬機(jī)無法創(chuàng)建新的線程赚窃。
2.1.2. 高性能的三個(gè)主題
1) 傳輸：用什么樣的通道將數(shù)據(jù)發(fā)送給對(duì)方，BIO岔激、NIO或者AIO勒极，IO模型在很大程度上決定了框架的性能。
2) 協(xié)議：采用什么樣的通信協(xié)議虑鼎，HTTP或者內(nèi)部私有協(xié)議辱匿。協(xié)議的選擇不同键痛，性能模型也不同。相比于公有協(xié)議匾七，內(nèi)部私有協(xié)議的性能通承醵蹋可以被設(shè)計(jì)的更優(yōu)。
3) 線程：數(shù)據(jù)報(bào)如何讀茸蛞洹戚丸？讀取之后的編解碼在哪個(gè)線程進(jìn)行，編解碼后的消息如何派發(fā)扔嵌，Reactor線程模型的不同限府，對(duì)性能的影響也非常大。
2.2. Netty高性能之道2.2.1. 異步非阻塞通信
在IO編程過程中痢缎，當(dāng)需要同時(shí)處理多個(gè)客戶端接入請(qǐng)求時(shí)胁勺，可以利用多線程或者IO多路復(fù)用技術(shù)進(jìn)行處理。IO多路復(fù)用技術(shù)通過把多個(gè)IO的阻塞復(fù)用到同一個(gè)select的阻塞上独旷，從而使得系統(tǒng)在單線程的情況下可以同時(shí)處理多個(gè)客戶端請(qǐng)求署穗。與傳統(tǒng)的多線程/多進(jìn)程模型比，I/O多路復(fù)用的最大優(yōu)勢(shì)是系統(tǒng)開銷小嵌洼，系統(tǒng)不需要?jiǎng)?chuàng)建新的額外進(jìn)程或者線程案疲，也不需要維護(hù)這些進(jìn)程和線程的運(yùn)行，降低了系統(tǒng)的維護(hù)工作量麻养，節(jié)省了系統(tǒng)資源褐啡。
JDK1.4提供了對(duì)非阻塞IO（NIO）的支持，JDK1.5_update10版本使用epoll替代了傳統(tǒng)的select/poll鳖昌，極大的提升了NIO通信的性能备畦。
JDK NIO通信模型如下所示：
與Socket類和ServerSocket類相對(duì)應(yīng)，NIO也提供了SocketChannel和ServerSocketChannel兩種不同的套接字通道實(shí)現(xiàn)许昨。這兩種新增的通道都支持阻塞和非阻塞兩種模式懂盐。阻塞模式使用非常簡(jiǎn)單，但是性能和可靠性都不好糕档，非阻塞模式正好相反莉恼。開發(fā)人員一般可以根據(jù)自己的需要來選擇合適的模式，一般來說速那，低負(fù)載俐银、低并發(fā)的應(yīng)用程序可以選擇同步阻塞IO以降低編程復(fù)雜度。但是對(duì)于高負(fù)載琅坡、高并發(fā)的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用悉患，需要使用NIO的非阻塞模式進(jìn)行開發(fā)。
Netty架構(gòu)按照Reactor模式設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)榆俺，它的服務(wù)端通信序列圖如下：
圖2-4 NIO客戶端通信序列圖客戶端通信序列圖如下：
Netty的IO線程N(yùn)ioEventLoop由于聚合了多路復(fù)用器Selector售躁，可以同時(shí)并發(fā)處理成百上千個(gè)客戶端Channel坞淮，由于讀寫操作都是非阻塞的，這就可以充分提升IO線程的運(yùn)行效率陪捷，避免由于頻繁IO阻塞導(dǎo)致的線程掛起回窘。另外，由于Netty采用了異步通信模式市袖，一個(gè)IO線程可以并發(fā)處理N個(gè)客戶端連接和讀寫操作啡直，這從根本上解決了傳統(tǒng)同步阻塞IO一連接一線程模型，架構(gòu)的性能苍碟、彈性伸縮能力和可靠性都得到了極大的提升酒觅。
2.2.2. 零拷貝
很多用戶都聽說過Netty具有“零拷貝”功能，但是具體體現(xiàn)在哪里又說不清楚微峰，本小節(jié)就詳細(xì)對(duì)Netty的“零拷貝”功能進(jìn)行講解舷丹。
Netty的“零拷貝”主要體現(xiàn)在如下三個(gè)方面：
1) Netty的接收和發(fā)送ByteBuffer采用DIRECT BUFFERS，使用堆外直接內(nèi)存進(jìn)行Socket讀寫蜓肆，不需要進(jìn)行字節(jié)緩沖區(qū)的二次拷貝颜凯。如果使用傳統(tǒng)的堆內(nèi)存（HEAP BUFFERS）進(jìn)行Socket讀寫，JVM會(huì)將堆內(nèi)存Buffer拷貝一份到直接內(nèi)存中仗扬，然后才寫入Socket中症概。相比于堆外直接內(nèi)存，消息在發(fā)送過程中多了一次緩沖區(qū)的內(nèi)存拷貝早芭。
2) Netty提供了組合Buffer對(duì)象彼城，可以聚合多個(gè)ByteBuffer對(duì)象，用戶可以像操作一個(gè)Buffer那樣方便的對(duì)組合Buffer進(jìn)行操作逼友，避免了傳統(tǒng)通過內(nèi)存拷貝的方式將幾個(gè)小Buffer合并成一個(gè)大的Buffer精肃。
3) Netty的文件傳輸采用了transferTo方法，它可以直接將文件緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)發(fā)送到目標(biāo)Channel帜乞，避免了傳統(tǒng)通過循環(huán)write方式導(dǎo)致的內(nèi)存拷貝問題。
下面筐眷，我們對(duì)上述三種“零拷貝”進(jìn)行說明黎烈，先看Netty 接收Buffer的創(chuàng)建：
每循環(huán)讀取一次消息，就通過ByteBufAllocator的ioBuffer方法獲取ByteBuf對(duì)象匀谣，下面繼續(xù)看它的接口定義：
圖2-6 ByteBufAllocator 通過ioBuffer分配堆外內(nèi)存
當(dāng)進(jìn)行Socket IO讀寫的時(shí)候照棋，為了避免從堆內(nèi)存拷貝一份副本到直接內(nèi)存，Netty的ByteBuf分配器直接創(chuàng)建非堆內(nèi)存避免緩沖區(qū)的二次拷貝武翎，通過“零拷貝”來提升讀寫性能烈炭。
下面我們繼續(xù)看第二種“零拷貝”的實(shí)現(xiàn)CompositeByteBuf，它對(duì)外將多個(gè)ByteBuf封裝成一個(gè)ByteBuf宝恶，對(duì)外提供統(tǒng)一封裝后的ByteBuf接口符隙，它的類定義如下：
圖2-7 CompositeByteBuf類繼承關(guān)系
通過繼承關(guān)系我們可以看出CompositeByteBuf實(shí)際就是個(gè)ByteBuf的包裝器趴捅，它將多個(gè)ByteBuf組合成一個(gè)集合，然后對(duì)外提供統(tǒng)一的ByteBuf接口霹疫，相關(guān)定義如下：
圖2-8 CompositeByteBuf類定義
添加ByteBuf拱绑，不需要做內(nèi)存拷貝，相關(guān)代碼如下：
最后丽蝎，我們看下文件傳輸?shù)摹傲憧截悺保?/p>
Netty文件傳輸DefaultFileRegion通過transferTo方法將文件發(fā)送到目標(biāo)Channel中猎拨，下面重點(diǎn)看FileChannel的transferTo方法，它的API DOC說明如下：
2.2.3. 內(nèi)存池對(duì)于很多操作系統(tǒng)它直接將文件緩沖區(qū)的內(nèi)容發(fā)送到目標(biāo)Channel中屠阻，而不需要通過拷貝的方式红省，這是一種更加高效的傳輸方式，它實(shí)現(xiàn)了文件傳輸?shù)摹傲憧截悺薄?/p>
隨著JVM虛擬機(jī)和JIT即時(shí)編譯技術(shù)的發(fā)展国觉，對(duì)象的分配和回收是個(gè)非常輕量級(jí)的工作类腮。但是對(duì)于緩沖區(qū)Buffer，情況卻稍有不同蛉加，特別是對(duì)于堆外直接內(nèi)存的分配和回收蚜枢，是一件耗時(shí)的操作。為了盡量重用緩沖區(qū)针饥，Netty提供了基于內(nèi)存池的緩沖區(qū)重用機(jī)制厂抽。下面我們一起看下Netty ByteBuf的實(shí)現(xiàn)：
下面通過性能測(cè)試，我們看下基于內(nèi)存池循環(huán)利用的ByteBuf和普通ByteBuf的性能差異丁眼。Netty提供了多種內(nèi)存管理策略筷凤，通過在啟動(dòng)輔助類中配置相關(guān)參數(shù)，可以實(shí)現(xiàn)差異化的定制苞七。
用例一藐守，使用內(nèi)存池分配器創(chuàng)建直接內(nèi)存緩沖區(qū)：
圖2-13 基于內(nèi)存池的非堆內(nèi)存緩沖區(qū)測(cè)試用例
用例二，使用非堆內(nèi)存分配器創(chuàng)建的直接內(nèi)存緩沖區(qū)：
圖2-14 基于非內(nèi)存池創(chuàng)建的非堆內(nèi)存緩沖區(qū)測(cè)試用例
各執(zhí)行300萬次蹂风，性能對(duì)比結(jié)果如下所示：
圖2-15 內(nèi)存池和非內(nèi)存池緩沖區(qū)寫入性能對(duì)比
性能測(cè)試表明卢厂，采用內(nèi)存池的ByteBuf相比于朝生夕滅的ByteBuf，性能高23倍左右（性能數(shù)據(jù)與使用場(chǎng)景強(qiáng)相關(guān)）惠啄。
下面我們一起簡(jiǎn)單分析下Netty內(nèi)存池的內(nèi)存分配：
圖2-16 AbstractByteBufAllocator的緩沖區(qū)分配
繼續(xù)看newDirectBuffer方法慎恒，我們發(fā)現(xiàn)它是一個(gè)抽象方法，由AbstractByteBufAllocator的子類負(fù)責(zé)具體實(shí)現(xiàn)撵渡，代碼如下：
代碼跳轉(zhuǎn)到PooledByteBufAllocator的newDirectBuffer方法融柬，從Cache中獲取內(nèi)存區(qū)域PoolArena，調(diào)用它的allocate方法進(jìn)行內(nèi)存分配：
圖2-18 PoolArena的緩沖區(qū)分配PoolArena的allocate方法如下：
我們重點(diǎn)分析newByteBuf的實(shí)現(xiàn)趋距，它同樣是個(gè)抽象方法粒氧，由子類DirectArena和HeapArena來實(shí)現(xiàn)不同類型的緩沖區(qū)分配，由于測(cè)試用例使用的是堆外內(nèi)存节腐，
圖2-19 PoolArena的newByteBuf抽象方法
因此重點(diǎn)分析DirectArena的實(shí)現(xiàn)：如果沒有開啟使用sun的unsafe外盯，則
圖2-20 DirectArena的newByteBuf方法實(shí)現(xiàn)
執(zhí)行PooledDirectByteBuf的newInstance方法摘盆，代碼如下：
圖2-21 PooledDirectByteBuf的newInstance方法實(shí)現(xiàn)
通過RECYCLER的get方法循環(huán)使用ByteBuf對(duì)象，如果是非內(nèi)存池實(shí)現(xiàn)门怪，則直接創(chuàng)建一個(gè)新的ByteBuf對(duì)象骡澈。從緩沖池中獲取ByteBuf之后，調(diào)用AbstractReferenceCountedByteBuf的setRefCnt方法設(shè)置引用計(jì)數(shù)器掷空，用于對(duì)象的引用計(jì)數(shù)和內(nèi)存回收（類似JVM垃圾回收機(jī)制）肋殴。
2.2.4. 高效的Reactor線程模型
常用的Reactor線程模型有三種，分別如下：
1) Reactor單線程模型坦弟；
2) Reactor多線程模型护锤；
3) 主從Reactor多線程模型
Reactor單線程模型酿傍，指的是所有的IO操作都在同一個(gè)NIO線程上面完成氯析，NIO線程的職責(zé)如下：
1) 作為NIO服務(wù)端遵岩，接收客戶端的TCP連接；
2) 作為NIO客戶端，向服務(wù)端發(fā)起TCP連接签孔；
3) 讀取通信對(duì)端的請(qǐng)求或者應(yīng)答消息；
4) 向通信對(duì)端發(fā)送消息請(qǐng)求或者應(yīng)答消息捏顺。
Reactor單線程模型示意圖如下所示：
對(duì)于一些小容量應(yīng)用場(chǎng)景拆座，可以使用單線程模型躏碳。但是對(duì)于高負(fù)載镇眷、大并發(fā)的應(yīng)用卻不合適，主要原因如下：由于Reactor模式使用的是異步非阻塞IO，所有的IO操作都不會(huì)導(dǎo)致阻塞，理論上一個(gè)線程可以獨(dú)立處理所有IO相關(guān)的操作祈坠。從架構(gòu)層面看，一個(gè)NIO線程確實(shí)可以完成其承擔(dān)的職責(zé)。例如，通過Acceptor接收客戶端的TCP連接請(qǐng)求消息研铆，鏈路建立成功之后虱肄，通過Dispatch將對(duì)應(yīng)的ByteBuffer派發(fā)到指定的Handler上進(jìn)行消息解碼交煞。用戶Handler可以通過NIO線程將消息發(fā)送給客戶端咏窿。
1) 一個(gè)NIO線程同時(shí)處理成百上千的鏈路，性能上無法支撐素征，即便NIO線程的CPU負(fù)荷達(dá)到100%集嵌，也無法滿足海量消息的編碼、解碼御毅、讀取和發(fā)送根欧；
2) 當(dāng)NIO線程負(fù)載過重之后，處理速度將變慢端蛆，這會(huì)導(dǎo)致大量客戶端連接超時(shí)凤粗，超時(shí)之后往往會(huì)進(jìn)行重發(fā)，這更加重了NIO線程的負(fù)載今豆，最終會(huì)導(dǎo)致大量消息積壓和處理超時(shí)嫌拣，NIO線程會(huì)成為系統(tǒng)的性能瓶頸；
3) 可靠性問題：一旦NIO線程意外跑飛呆躲，或者進(jìn)入死循環(huán)异逐，會(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)通信模塊不可用，不能接收和處理外部消息插掂，造成節(jié)點(diǎn)故障应役。
為了解決這些問題，演進(jìn)出了Reactor多線程模型燥筷，下面我們一起學(xué)習(xí)下Reactor多線程模型箩祥。
Rector多線程模型與單線程模型最大的區(qū)別就是有一組NIO線程處理IO操作，它的原理圖如下：
1) 有專門一個(gè)NIO線程-Acceptor線程用于監(jiān)聽服務(wù)端肆氓，接收客戶端的TCP連接請(qǐng)求袍祖；Reactor多線程模型的特點(diǎn)：
2) 網(wǎng)絡(luò)IO操作-讀、寫等由一個(gè)NIO線程池負(fù)責(zé)谢揪，線程池可以采用標(biāo)準(zhǔn)的JDK線程池實(shí)現(xiàn)蕉陋，它包含一個(gè)任務(wù)隊(duì)列和N個(gè)可用的線程，由這些NIO線程負(fù)責(zé)消息的讀取拨扶、解碼凳鬓、編碼和發(fā)送；
3) 1個(gè)NIO線程可以同時(shí)處理N條鏈路患民，但是1個(gè)鏈路只對(duì)應(yīng)1個(gè)NIO線程缩举，防止發(fā)生并發(fā)操作問題。
在絕大多數(shù)場(chǎng)景下匹颤，Reactor多線程模型都可以滿足性能需求仅孩；但是，在極特殊應(yīng)用場(chǎng)景中印蓖，一個(gè)NIO線程負(fù)責(zé)監(jiān)聽和處理所有的客戶端連接可能會(huì)存在性能問題辽慕。例如百萬客戶端并發(fā)連接，或者服務(wù)端需要對(duì)客戶端的握手消息進(jìn)行安全認(rèn)證赦肃，認(rèn)證本身非常損耗性能溅蛉。在這類場(chǎng)景下，單獨(dú)一個(gè)Acceptor線程可能會(huì)存在性能不足問題他宛，為了解決性能問題船侧，產(chǎn)生了第三種Reactor線程模型-主從Reactor多線程模型。
主從Reactor線程模型的特點(diǎn)是：服務(wù)端用于接收客戶端連接的不再是個(gè)1個(gè)單獨(dú)的NIO線程堕汞，而是一個(gè)獨(dú)立的NIO線程池勺爱。Acceptor接收到客戶端TCP連接請(qǐng)求處理完成后（可能包含接入認(rèn)證等），將新創(chuàng)建的SocketChannel注冊(cè)到IO線程池（sub reactor線程池）的某個(gè)IO線程上讯检，由它負(fù)責(zé)SocketChannel的讀寫和編解碼工作琐鲁。Acceptor線程池僅僅只用于客戶端的登陸、握手和安全認(rèn)證人灼，一旦鏈路建立成功围段，就將鏈路注冊(cè)到后端subReactor線程池的IO線程上，由IO線程負(fù)責(zé)后續(xù)的IO操作投放。
它的線程模型如下圖所示：
事實(shí)上奈泪，Netty的線程模型并非固定不變，通過在啟動(dòng)輔助類中創(chuàng)建不同的EventLoopGroup實(shí)例并通過適當(dāng)?shù)膮?shù)配置，就可以支持上述三種Reactor線程模型涝桅。正是因?yàn)镹etty 對(duì)Reactor線程模型的支持提供了靈活的定制能力拜姿，所以可以滿足不同業(yè)務(wù)場(chǎng)景的性能訴求。利用主從NIO線程模型冯遂，可以解決1個(gè)服務(wù)端監(jiān)聽線程無法有效處理所有客戶端連接的性能不足問題蕊肥。因此，在Netty的官方demo中蛤肌，推薦使用該線程模型壁却。
2.2.5. 無鎖化的串行設(shè)計(jì)理念
在大多數(shù)場(chǎng)景下，并行多線程處理可以提升系統(tǒng)的并發(fā)性能裸准。但是展东，如果對(duì)于共享資源的并發(fā)訪問處理不當(dāng)，會(huì)帶來嚴(yán)重的鎖競(jìng)爭(zhēng)炒俱，這最終會(huì)導(dǎo)致性能的下降盐肃。為了盡可能的避免鎖競(jìng)爭(zhēng)帶來的性能損耗，可以通過串行化設(shè)計(jì)向胡，即消息的處理盡可能在同一個(gè)線程內(nèi)完成恼蓬，期間不進(jìn)行線程切換，這樣就避免了多線程競(jìng)爭(zhēng)和同步鎖僵芹。
為了盡可能提升性能处硬，Netty采用了串行無鎖化設(shè)計(jì)，在IO線程內(nèi)部進(jìn)行串行操作拇派，避免多線程競(jìng)爭(zhēng)導(dǎo)致的性能下降荷辕。表面上看，串行化設(shè)計(jì)似乎CPU利用率不高件豌，并發(fā)程度不夠疮方。但是，通過調(diào)整NIO線程池的線程參數(shù)茧彤，可以同時(shí)啟動(dòng)多個(gè)串行化的線程并行運(yùn)行骡显，這種局部無鎖化的串行線程設(shè)計(jì)相比一個(gè)隊(duì)列-多個(gè)工作線程模型性能更優(yōu)。
Netty的串行化設(shè)計(jì)工作原理圖如下：
圖2-25 Netty串行化工作原理圖
Netty的NioEventLoop讀取到消息之后曾掂，直接調(diào)用ChannelPipeline的fireChannelRead(Object msg)惫谤，只要用戶不主動(dòng)切換線程，一直會(huì)由NioEventLoop調(diào)用到用戶的Handler珠洗，期間不進(jìn)行線程切換溜歪，這種串行化處理方式避免了多線程操作導(dǎo)致的鎖的競(jìng)爭(zhēng)，從性能角度看是最優(yōu)的许蓖。
2.2.6. 高效的并發(fā)編程
Netty的高效并發(fā)編程主要體現(xiàn)在如下幾點(diǎn)：
1) volatile的大量蝴猪、正確使用;
2) CAS和原子類的廣泛使用调衰；
3) 線程安全容器的使用；
4) 通過讀寫鎖提升并發(fā)性能自阱。
如果大家想了解Netty高效并發(fā)編程的細(xì)節(jié)嚎莉，可以閱讀之前我在微博分享的《多線程并發(fā)編程在 Netty 中的應(yīng)用分析》，在這篇文章中對(duì)Netty的多線程技巧和應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)的介紹和分析动壤。
2.2.7. 高性能的序列化框架
影響序列化性能的關(guān)鍵因素總結(jié)如下：
1) 序列化后的碼流大新艽（網(wǎng)絡(luò)帶寬的占用）；
2) 序列化&反序列化的性能（CPU資源占用）琼懊；
3) 是否支持跨語言（異構(gòu)系統(tǒng)的對(duì)接和開發(fā)語言切換）。
Netty默認(rèn)提供了對(duì)Google Protobuf的支持爬早，通過擴(kuò)展Netty的編解碼接口哼丈，用戶可以實(shí)現(xiàn)其它的高性能序列化框架，例如Thrift的壓縮二進(jìn)制編解碼框架筛严。
下面我們一起看下不同序列化&反序列化框架序列化后的字節(jié)數(shù)組對(duì)比：
2.2.8. 靈活的TCP參數(shù)配置能力從上圖可以看出醉旦，Protobuf序列化后的碼流只有Java序列化的1/4左右。正是由于Java原生序列化性能表現(xiàn)太差桨啃，才催生出了各種高性能的開源序列化技術(shù)和框架（性能差只是其中的一個(gè)原因车胡，還有跨語言、IDL定義等其它因素）照瘾。
合理設(shè)置TCP參數(shù)在某些場(chǎng)景下對(duì)于性能的提升可以起到顯著的效果匈棘，例如SO_RCVBUF和SO_SNDBUF。如果設(shè)置不當(dāng)析命，對(duì)性能的影響是非常大的主卫。下面我們總結(jié)下對(duì)性能影響比較大的幾個(gè)配置項(xiàng)：
1) SO_RCVBUF和SO_SNDBUF：通常建議值為128K或者256K；
2) SO_TCPNODELAY：NAGLE算法通過將緩沖區(qū)內(nèi)的小封包自動(dòng)相連鹃愤，組成較大的封包簇搅，阻止大量小封包的發(fā)送阻塞網(wǎng)絡(luò)，從而提高網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用效率软吐。但是對(duì)于時(shí)延敏感的應(yīng)用場(chǎng)景需要關(guān)閉該優(yōu)化算法瘩将；
3) 軟中斷：如果Linux內(nèi)核版本支持RPS（2.6.35以上版本），開啟RPS后可以實(shí)現(xiàn)軟中斷凹耙，提升網(wǎng)絡(luò)吞吐量姿现。RPS根據(jù)數(shù)據(jù)包的源地址，目的地址以及目的和源端口使兔，計(jì)算出一個(gè)hash值建钥，然后根據(jù)這個(gè)hash值來選擇軟中斷運(yùn)行的cpu，從上層來看虐沥，也就是說將每個(gè)連接和cpu綁定熊经，并通過這個(gè)hash值泽艘，來均衡軟中斷在多個(gè)cpu上，提升網(wǎng)絡(luò)并行處理性能镐依。
Netty在啟動(dòng)輔助類中可以靈活的配置TCP參數(shù)匹涮，滿足不同的用戶場(chǎng)景。相關(guān)配置接口定義如下：
2.3. 總結(jié)
通過對(duì)Netty的架構(gòu)和性能模型進(jìn)行分析槐壳，我們發(fā)現(xiàn)Netty架構(gòu)的高性能是被精心設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)的然低，得益于高質(zhì)量的架構(gòu)和代碼，Netty支持10W TPS的跨節(jié)點(diǎn)服務(wù)調(diào)用并不是件十分困難的事情务唐。
給大家推薦一個(gè)程序員學(xué)習(xí)交流群：680075317雳攘。群里有分享的視頻，還有思維導(dǎo)圖
群公告有視頻枫笛，都是干貨的吨灭，你可以下載來看。主要分享分布式架構(gòu)刑巧、高可擴(kuò)展喧兄、高性能、高并發(fā)啊楚、性能優(yōu)化吠冤、Spring boot、Redis恭理、ActiveMQ拯辙、Nginx缴饭、Mycat夸楣、Netty、Jvm大型分布式項(xiàng)目實(shí)戰(zhàn)學(xué)習(xí)架構(gòu)師視頻竹观。
