diff --git a/base/system/Linux-System.md b/base/system/Linux-System.md index ceda43a..9ae6278 100644 --- a/base/system/Linux-System.md +++ b/base/system/Linux-System.md @@ -3,11 +3,50 @@ ## 目录 -Linux 内核技术 +- 熟练使用 Linux 命令行 + - 《鸟哥的Linux私房菜》 + - 《Linux系统管理技术手册》 + +- 掌握 Linux 程序设计 + - 《Unix 环境高级编程》 + +- 了解 Linux 内核机制 + - 《深入理解Linux内核》 + +- 阅读 Linux 内核源码 + - 《Linux内核源代码情景分析》 + +- 实验定制化Linux组件 + +- Linux 调优 + +- Linux 实战 + + +## Linux 命令行 + +### 1. + + + + + + + + + + + + + + + + + + + -Linux 性能优化 -Linux 实战 ## 2. Linux调优与架构优化 diff --git a/code-language/python/README.md b/code-language/python/README.md index ff35774..1697fc0 100644 --- a/code-language/python/README.md +++ b/code-language/python/README.md @@ -923,6 +923,19 @@ print('type of original_params = {}, original_params = {}'.format(type(original_ ### 5. 修炼基本功：条件与循环 + + + + + + + + + + + + + ### 6. 异常处理：如何提高程序的稳定性？ diff --git a/longpolling/netty/README.md b/longpolling/netty/README.md index b667f05..c5a3173 100644 --- a/longpolling/netty/README.md +++ b/longpolling/netty/README.md @@ -1,5 +1,299 @@ # 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官方介绍图](pic/Netty官方介绍图.png) +- 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 +--- +- 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 +- ![Netty的多种NIO实现](pic/Netty的多种NIO实现.png) +- 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 +- 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 +- Reactor 是一种开发模式,模式的核心流程 + - 注册感兴趣的事件 -> 扫描是否有感兴趣的事件发生 -> 事件发生后做出相应的处理 +- ![Netty中使用Reactor模式](pic/Netty中使用Reactor模式.png) +- 主从 Reactor 模式是最常用的 + +### 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 +- 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 +- ![找出消息边界的方式](pic/找出消息边界的方式.png) +- ![Netty对三种常用封帧方式的支持](pic/Netty对三种常用封帧方式的支持.png) + +### 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 +- 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 +```shell +# 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] +``` +- ![Proto的使用](pic/Proto的使用.png) + +### 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 +- 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 + - 记录内存分配字节数等功能用到的 LongCounter + - (io.netty.util.internal.PlatformDependent#newLongCounter) + - 高并发时候: AtomicLong -> LOngAdder + - 结论: 及时衡量, 使用JDK最新的功能 + - ![Netty锁的并发性提升](pic/Netty锁的并发性提升.png) +- 根据不同的场景选择不同的并发包 -> 因需而变 + - 关闭和等待关闭事件执行器(Event Executor): + - Object.await/notify -> CountDownLatch + - ![Netty并发包因需而变](pic/Netty并发包因需而变.png) + - ![Netty并发包的因需而变2](pic/Netty并发包的因需而变2.png) +- 衡量好锁的价值, 能不用就不用 + - 锁管理一定要和生活中的实际场景息息相关, 服务员服务包厢的想法 + - 局部串行: Channel的 I/O 请求处理是串行的 + - 整体并行: 多个串行化的线程(NioEventLoop) + - ![Netty衡量锁的价值](pic/Netty衡量锁的价值.png) + - Netty 的应用场景: 局部串行 + 整体并行 -> 一个队列 + 多个线程模式: + - 降低用户开发难度, 逻辑简单, 提升处理性能 + - 避免锁带来的上下文切换和并发保护等额外开销 + - 避免用锁: 用 ThreadLocal 来避免资源争用,例如 Netty 轻量级的线程池实现 + - io.netty.util.Recycler#threadLocal + +### 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 + - 能用基本类型就不要使用包装类型 + - 应该定义成类变量的不要定义为实例变量: + - 一个类 -> 一个变量 + - 一个实例 -> 一个实例变量 + - 一个类 -> 多个实例 + - 实例越多, 浪费就越多 + - Netty对前两者的实际使用 + - ![Netty内存技巧减少内存本身大小](pic/Netty内存技巧减少内存本身大小.png) +- Netty 内存技巧 - 对分配内存进行预估 +- ![Netty内存技巧对分配内存预估](pic/Netty内存技巧对分配内存预估.png) +- Netty 内存技巧 - 预测分配大小 +- ![Netty内存技巧预测分配大小](pic/Netty内存技巧预测分配大小.png) +- Netty 内存技巧 - Zero-Copy + - 使用逻辑组合 + - ![Netty内存技巧ZeroCopy](pic/Netty内存技巧ZeroCopy.png) + - 使用包装 + - ![Netty内存技巧ZeroCopy1](pic/Netty内存技巧ZeroCopy1.png) + - 使用 JDK 的 Zero-Copy 接口 + - ![Netty内存技巧ZeroCopy2](pic/Netty内存技巧ZeroCopy2.png) +- Netty 内存技巧 - 堆外内存 + - 生活中的场景 - 门口烧烤摊坐不下, 在门口放点桌子 + - 店内 -> JVM 内存 -> 堆(heap) + 非堆 (non heap) + - 店外 -> JVM 外部 -> 堆外(off heap) + - Netty 使用堆外内存 + - ![Netty使用堆外内存](pic/Netty使用堆外内存.png) +- 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] + + + + + + + + + + + + ## 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 diff --git a/longpolling/netty/pic/Netty中使用Reactor模式.png b/longpolling/netty/pic/Netty中使用Reactor模式.png new file mode 100644 index 0000000..7bfce4c Binary files /dev/null and b/longpolling/netty/pic/Netty中使用Reactor模式.png differ diff --git a/longpolling/netty/pic/Netty使用堆外内存.png b/longpolling/netty/pic/Netty使用堆外内存.png new file mode 100644 index 0000000..f32bc94 Binary files /dev/null and b/longpolling/netty/pic/Netty使用堆外内存.png differ diff --git a/longpolling/netty/pic/Netty内存技巧ZeroCopy.png b/longpolling/netty/pic/Netty内存技巧ZeroCopy.png new file mode 100644 index 0000000..45ca0e3 Binary files /dev/null and b/longpolling/netty/pic/Netty内存技巧ZeroCopy.png differ diff --git a/longpolling/netty/pic/Netty内存技巧ZeroCopy1.png b/longpolling/netty/pic/Netty内存技巧ZeroCopy1.png new file mode 100644 index 0000000..c1e4961 Binary files /dev/null and b/longpolling/netty/pic/Netty内存技巧ZeroCopy1.png differ diff --git a/longpolling/netty/pic/Netty内存技巧ZeroCopy2.png b/longpolling/netty/pic/Netty内存技巧ZeroCopy2.png new file mode 100644 index 0000000..4936cb9 Binary files /dev/null and b/longpolling/netty/pic/Netty内存技巧ZeroCopy2.png differ diff --git a/longpolling/netty/pic/Netty内存技巧减少内存本身大小.png b/longpolling/netty/pic/Netty内存技巧减少内存本身大小.png new file mode 100644 index 0000000..d22a173 Binary files /dev/null and b/longpolling/netty/pic/Netty内存技巧减少内存本身大小.png differ diff --git a/longpolling/netty/pic/Netty内存技巧对分配内存预估.png b/longpolling/netty/pic/Netty内存技巧对分配内存预估.png new file mode 100644 index 0000000..2d3f041 Binary files /dev/null and b/longpolling/netty/pic/Netty内存技巧对分配内存预估.png differ diff --git a/longpolling/netty/pic/Netty内存技巧预测分配大小.png b/longpolling/netty/pic/Netty内存技巧预测分配大小.png new file mode 100644 index 0000000..81eb595 Binary files /dev/null and b/longpolling/netty/pic/Netty内存技巧预测分配大小.png differ diff --git a/longpolling/netty/pic/Netty官方介绍图.png b/longpolling/netty/pic/Netty官方介绍图.png new file mode 100644 index 0000000..29e5809 Binary files /dev/null and b/longpolling/netty/pic/Netty官方介绍图.png differ diff --git a/longpolling/netty/pic/Netty对三种常用封帧方式的支持.png b/longpolling/netty/pic/Netty对三种常用封帧方式的支持.png new file mode 100644 index 0000000..8a8af4e Binary files /dev/null and b/longpolling/netty/pic/Netty对三种常用封帧方式的支持.png differ diff --git a/longpolling/netty/pic/Netty并发包因需而变.png b/longpolling/netty/pic/Netty并发包因需而变.png new file mode 100644 index 0000000..49ee896 Binary files /dev/null and b/longpolling/netty/pic/Netty并发包因需而变.png differ diff --git a/longpolling/netty/pic/Netty并发包的因需而变2.png b/longpolling/netty/pic/Netty并发包的因需而变2.png new file mode 100644 index 0000000..329ae2f Binary files /dev/null and b/longpolling/netty/pic/Netty并发包的因需而变2.png differ diff --git a/longpolling/netty/pic/Netty的多种NIO实现.png b/longpolling/netty/pic/Netty的多种NIO实现.png new file mode 100644 index 0000000..5cad33a Binary files /dev/null and b/longpolling/netty/pic/Netty的多种NIO实现.png differ diff --git a/longpolling/netty/pic/Netty衡量锁的价值.png b/longpolling/netty/pic/Netty衡量锁的价值.png new file mode 100644 index 0000000..cd9be2f Binary files /dev/null and b/longpolling/netty/pic/Netty衡量锁的价值.png differ diff --git a/longpolling/netty/pic/Netty锁的并发性提升.png b/longpolling/netty/pic/Netty锁的并发性提升.png new file mode 100644 index 0000000..32b1310 Binary files /dev/null and b/longpolling/netty/pic/Netty锁的并发性提升.png differ diff --git a/longpolling/netty/pic/Proto的使用.png b/longpolling/netty/pic/Proto的使用.png new file mode 100644 index 0000000..4385b91 Binary files /dev/null and b/longpolling/netty/pic/Proto的使用.png differ diff --git a/longpolling/netty/pic/找出消息边界的方式.png b/longpolling/netty/pic/找出消息边界的方式.png new file mode 100644 index 0000000..781c91d Binary files /dev/null and b/longpolling/netty/pic/找出消息边界的方式.png differ