Reactor模式及在DSS中的体现
Reactor 模式是处理并发 I/O 比较常见的一种模式，用于 同步 I/O ， 中心思想是将所有要处理的 I/O 事件注册到一个中心 I/O 多路复用器上，同时主线程阻塞在多路复用器上；一旦有 I/O 事件到来或是准备就绪 ( 区别在于多路复用器是边沿触发还是水平触发 ) ，多路复用器返回并将相应 I/O 事件分发到对应的处理器中。
Reactor 是一种 事件驱动机制 ， 和普通函数调用的不同之处在于：应用程序不是主动的调用某个 API 完成处理，而是恰恰相反， Reactor 逆置了事件处理流程，应用程序需要提供相应的接口并注册到 Reactor 上，如果相应的 事件 发生， Reactor 将主动调用应用程序注册的接口，这些接口又称为“回调函数”。用“ 好莱坞原则” 来形容 Reactor 再合适不过了：不要打电话给我们，我们会打电话通知你。
Reactor 模式与 Observer 模式在某些方面极为相似：当一个主体发生改变时，所有依属体都得到通知。不过，观察者模式与单个事件源关联，而反应器模式则与多个事件源关联 。
模式框架
1 ） Handle
Handle代表操作系统管理的资源，包括：网络链接，打开的文件，计时器，同步对象等等。Linux上是文件描述符，Windows上就是Socket或者Handle了，这里统一称为“句柄集”；程序在指定的句柄上注册关心的事件，比如I/O事件。
2 ） E vent D emultiplexer
事件分离器，由操作系统提供，在 linux 上一般是 select, poll, epoll 等系统调用，在一个 Handle 集合上等待事件的发生。接受 client 连接，建立对应 client 的事件处理器（ Event Handler ），并向事件分发器（ Reactor ）注册此事件处理器（ Handler ） 。
3 ） Reactor (Initiation Dispatcher)
提供接口：注册，删除和派发Event Handler。Event Demultiplexer等待事件的发生，当检测到新的事件，就把事件交给Initiation Dispatcher，它去回调Event Handler。
4 ） Event Handler
事件处理器，负责处理特定事件的处理函数。一般在基本的Handler基础上还会有更进一步的层次划分，用来抽象诸如decode，process和encoder这些过程。比如对Web Server而言，decode通常是HTTP请求的解析，process的过程会进一步涉及到Listner和Servlet的调用。为了简化设计， Event Handler 通常被设计成状态机 ，按GoF的state pattern来实现。
5 ） Concrete Event Handler
继承上面的类，实现钩子方法。应用把Concrete Event Handler注册到Reactor，等待被处理的事件。当事件发生，这些方法被回调。
事件处理流程
模式模型
应用场景举例
场景：长途客车在路途上，有人上车有人下车，但是乘客总是希望能够在客车上得到休息。
传统做法：每隔一段时间（或每一个站），司机或售票员对每一个乘客询问是否下车。
Reactor 做法：汽车是乘客访问的主体（ Reactor ），乘客上车后，到售票员（ acceptor ）处登记，之后乘客便可以休息睡觉去了，当到达乘客所要到达的目的地后，售票员将其唤醒即可。
1) 单线程模型
这是最简单的单 Reactor 单线程模型。 Reactor 线程是个多面手，负责多路分离套接字， Accept 新连接，并分派请求到处理器链中。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。
2) 多线程模型 （单 Reactor ）
相比上一种模型，该模型在事件处理器（ Handler ）链部分采用了多线程（线程池），也是后端程序常用的模型。
3) 多线程模型（多 Reactor ）
这个模型比起第二种模型，它是将 Reactor 分成两部分， mainReactor 负责监听 并 accept 新连接， 然后 将建立的 socket 通过多路复用器（ Acceptor ）分派给 subReactor 。 subReactor 负责多路分离已连接的 socket ，读写网络数据；业务处理功能，其交给 worker 线程池完成。通常 ， subReactor 个数上可与 CPU 个数等同。
优缺点
优点
响应快，不必为单个同步时间所阻塞，虽然 Reactor 本身依然是同步的；
编程相对简单，可以最大程度的避免复杂的多线程及同步问题，并且避免了多线程 / 进程的切换开销；
可扩展性，可以方便的通过增加 Reactor 实例个数来充分利用 CPU 资源；
可复用性， Reactor 框架本身与具体事件处理逻辑无关，具有很高的复用性；
缺点
应用受限制： Reactor 模式只能应用在支持 Handle 的操作系统上。虽然可以使用多线程模拟 Reactor ，但因为同步控制和上下文切换的要求，这种实现效率低，与 Reactor 模式出发点相违背。
非抢占模式：在单线程的实现这种情况下，事件的处理必须不能使用阻塞的 I/O ，因此，如果存在长期操作，比如传输大量的数据。使用主动对象，效率可能更好，主动对象可以并发的处理这些任务。
难以调试：使用 Reactor 模式的应用程序可能会难以调试，因为程序运行的控制流会在框架和应用相关的处理器之间跳转，不了解框架的应用程序开发人员难一跟着调试。
相关 库
ACE
ACE 是一个大型的中间件产品，代码 20 万行左右，过于宏大，一堆的设计模式，架构了一层又一层，使用的时候，要根据情况，看从那一层来进行使用 。 支持跨平台。
设计模式 ： ACE 主要应用了 Reactor,Proactor 等；
层次架构 ： ACE 底层是 C 风格的 OS 适配层，上一层基于 C++ 的 wrap 类，再上一层是一些框架 (Accpetor,Connector,Reactor,Proactor 等 ) ，最上一层是框架上服务 ；
可移植性 ： ACE 支持多种平台，可移植性不存在问题，据说 socket 编程在 linux 下有不少 bugs ；
事件分派处理 ： ACE 主要是注册 handler 类，当事件分派时，调用其 handler 的虚挂勾函数。实现 ACE_Handler/ACE_Svc_Handler/ACE_Event_handler 等类的虚函数 ；
涉及范围 ： ACE 包含了日志， IPC, 线程池，共享内存，配置服务，递归锁，定时器等 ；
线程调度 ： ACE 的 Reactor 是单线程调度， Proactor 支持多线程调度 ；
发布方式 ： ACE 是开源免费的，不依赖于第 三 方库，一般应用使用它时，以动态链接的方式发布动态库 ； 开发难度 ：基于 ACE 开发应用，对程序员要求比较高，要用好它，必须非常了解其框架。在其框架下开 发，往往 new 出一个对象，不知在什么地方释放好。
Libevent
libevent 是一个 C 语言写的网络库，官方主要支持的是类 linux 操作系统，最新的版本添加了对 windows 的 IOCP 的支持。在跨平台方面主要通过 select 模型来进行支持。
设计模式 ： libevent 为 Reactor 模式；
层次架构： livevent 在不同的操作系统下，做了多路复用模型的抽象，可以选择使用不同的模型，通 过事件函数提供服务 ；
可移植性 ： libevent 主要支持 linux 平台， freebsd 平台，其他平台下通过 select 模型进行支持，效 率不是太高 ；
事件分派处理 ： libevent 基于注册的事件回调函数来实现事件分发 ；
涉及范围 ： libevent 只提供了简单的网络 API 的封装，线程池，内存池，递归锁等均需要自己实现 ；
线程调度 ： libevent 的线程调度需要自己来注册不同的事件句柄 ；
发布方式 ： libevent 为开源免费的，一般编译为静态库进行使用 ；
开发难度 ：基于 libevent 开发应用，相对容易，具体可以参考 memcached 这个开源的应用，里面使用了 libevent 这个库。
Libev
与 libevent 一样， libev 系统也是基于事件循环的系统，它在 poll() 、 select() 等机制的本机实现的基础上提供基于事件的循环。 libev 实现的开销更低，能够实现更好的基准测试结果。
Reactor 模式在 DSS 中的体现
Darwin 流媒体服务器是由父进程及其 fork 出来的子进程构成的，子进程就是核心服务器。父进程的职责就是等待子进程退出。如果子进程出错退出，则父进程就会 fork 一个新的子进程，从而保证视频服务器继续提供服务。核心服务器的作用是充当 VOD( 视频点播 ) 客户端与服务器模块之间的接口， VOD 客户端采用 RTP 和 RTSP 协议向服务器发送请求并接收响应，服务器模块负责处理 VOD 客户端的请求并向 VOD 客户端发送数据包。
在 D SS 中，除主线程以外， 还有 有三种类型的线程 ：
TaskThread ： TaskThread 通过运行 Task 类型对象的 Run 方法来完成相应 Task 的处理。典型的 Task 类型是 RTSPSession 和 RTPSession 。 TaskThread 的个数是可配置的， 缺省情况下 TaskThread 的个数与处理器的个数一致 。等待被 TaskThread 调用并运行的 Task 放在队列或者堆中。
EventThread ： EventThread 负责侦听套接口事件，在 D SS 中，有两种被侦听的事件，分别是建立 RTSP 连接请求的到达和 RTSP 请求的到达。对于 RTSP 连接请求的事件， EventThread 建立一个 RTSP
Session ，并启动针对相应的 socket 的侦听。对于 RTSP 请求的事件， EventThread 把对应的 RTSPSession 类型的 Task 加入到 TaskThread 的队列中，等待 RTSP 请求被处理。
IdleTaskThread ： IdleTaskThread 管理 IdleTask 类型对象的队列，根据预先设定的定时器触发 IdleTask 的调度。 TCPListenerSocket 就是一个 IdleTask 的派生类，当并发连接数达到设定的最大值时，会把派生自 TCPListenerSocket 的 RTSPListenerSocket 加入到 IdleTaskThread 管理的 IdleTask 队列中，暂时停止对 RTSP 端口的侦听，直到被设定好的定时器触发。
下图是 Darwin Streaming Server 核心架构的示意图。在这个示意图中有三种类型的要素，分别是线程， Task 队列或者堆，被侦听的事件。
其中， 事件线程 （ Event thread ） 是 Event Demultiplexer （ 事件 分离 器 ） ，任务线程 （ Task threads ） 是 Event Handler （ 事件处理器） 。
这里的主线程（ Main thread ）就是 Reactor 模式中的 Reactor(Initiation Dispatcher) 。
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分类: 并发 , C代码 , 视频技术
标签: 设计模式 , 视频技术 , 并发
作者： Leo_wl
出处： http://www.cnblogs.com/Leo_wl/
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