NIO系列

【NIO系列】——之TCP探秘

OSI的网络分层

数据包格式

网络的中的数据，最终通过多个路由器连接传送的。最底层的以太网协议规定了电子信号如何组成数据包，解决了局域网的点对点通信问题，但无法解决多个局域网的的互通问题。

而网络层采用的IP协议，就是定义了一套自己的地址规则，主要解决寻址和路由的功能，根据对方的IP地址，寻找最佳路径传输信息。局域网通过路由器连接，路由器基于IP协议，指导数据包向某个路由借口转发。但IP协议不保证包一定到达以及完整性，特别是网络拥堵的时候，会丢弃一些数据包，保证数据的传送效率。

而保证数据包的完整、有序以及可靠，这就是TCP 协议要来做的事情了。

TCP包组成

很多网络有一个最大传送单元，它是链路层中的网络对数据帧的一个限制，以以太网为例，MTU为1500个字节。一个IP数据报在以太网中传输，如果它的长度大于该MTU值，就要进行分片传输，使得每片数据报的长度小于MTU。一个tcp包的在500字节左右（默认MSS大小为563byte）,其大小小于MUT，以防止在网络层被分片处理。

其次增加SEQ和ACK,同时采用超时重发的机制来保证包的可靠性。

TCP连接

SYN (synchronous建立联机)
ACK (acknowledgement 确认)
PSH (push传送)
FIN (finish结束)
RST (reset重置)
URG (urgent紧急)
SEQ (Sequence number顺序号码)
ACK (Acknowledge number确认号码)

三次握手过程:
1.C->S: syn=1 seq=x ack=0
2.S->C: syn=1 seq=y ack=x+1
3.C->S: seq=x+1 ack=y+1

【NIO系列】——之IO模型

select、poll、epoll的不同

总结
针对这5中IO模型，我采用一张图来总结一下。

java IO

Unix中的五种I/O模型，除信号驱动I/O外，Java对其它四种I/O模型都有所支持。其中Java最早提供的blocking I/O即是同步阻塞I/O，而NIO即是同步非阻塞I/O，同时通过NIO实现的Reactor模式即是I/O复用模型的实现，通过AIO实现的Proactor模式即是异步I/O模型的实现。

所以说严格意义上来说，通过Reactor模式实现的NIO，和unix中的I/O多路复用是相同的概念，但这是一种编程模型，而不是原生支持。这也是我们下面所要进行的netty讲解的主要思想。

【NIO系列】——之Reactor模型

单Reactor单线程模型

其中Reactor线程，负责多路分离套接字，有新连接到来触发connect 事件之后，交由Acceptor进行处理，有IO读写事件之后交给hanlder 处理。

Acceptor主要任务就是构建handler ，在获取到和client相关的SocketChannel之后，绑定到相应的hanlder上，对应的SocketChannel有读写事件之后，基于racotor 分发,hanlder就可以处理了（所有的IO事件都绑定到selector上，有Reactor分发）。

该模型适用于处理器链中业务处理组件能快速完成的场景。不过，这种单线程模型不能充分利用多核资源，所以实际使用的不多。

单Reactor多线程模型

相对于第一种单线程的模式来说，在处理业务逻辑，也就是获取到IO的读写事件之后，交由线程池来处理，这样可以减小主reactor的性能开销，从而更专注的做事件分发工作了，从而提升整个应用的吞吐。

多Reactor多线程模型

第三种模型比起第二种模型，是将Reactor分成两部分，

mainReactor负责监听server socket，用来处理新连接的建立，将建立的socketChannel指定注册给subReactor。

subReactor维护自己的selector, 基于mainReactor 注册的socketChannel多路分离IO读写事件，读写网络数据，对业务处理的功能，另其扔给worker线程池来完成。

我们可以看到，mainReactor 主要是用来处理网络IO 连接建立操作，通常一个线程就可以处理，而subReactor主要做和建立起来的socket做数据交互和事件业务处理操作，它的个数上一般是和CPU个数等同，每个subReactor一个线程来处理。
此种模型中，每个模块的工作更加专一，耦合度更低，性能和稳定性也大量的提升，支持的可并发客户端数量可达到上百万级别。关于此种模型的应用，目前有很多优秀的矿建已经在应用了，比如mina 和netty 等。上述中去掉线程池的第三种形式的变种，也是Netty NIO的默认模式。