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授权协议 MIT
开发语言 Google Go
操作系统 跨平台
软件类型 开源软件
所属分类 程序开发网络工具包
开源组织
地区 国产
投 递 者 潘少online
适用人群 未知
收录时间 2019-09-16

软件简介

gnet 是一个基于事件驱动的高性能和轻量级网络框架。它直接使用 epoll 和 kqueue 系统调用而非标准 Golang 网络包:net 来构建网络应用,它的工作原理类似两个开源的网络库:netty 和 libuv

这个项目存在的价值是提供一个在网络包处理方面能和 RedisHaproxy 这两个项目具有相近性能的 Go 语言网络服务器框架。

gnet 的亮点在于它是一个高性能、轻量级、非阻塞的纯 Go 实现的传输层(TCP/UDP/Unix-Socket)网络框架,开发者可以使用 gnet 来实现自己的应用层网络协议(HTTP、RPC、Redis、WebSocket 等等),从而构建出自己的应用层网络应用:比如在 gnet 上实现 HTTP 协议就可以创建出一个 HTTP 服务器 或者 Web 开发框架,实现 Redis 协议就可以创建出自己的 Redis 服务器等等。

gnet 衍生自另一个项目:evio,但性能远胜之。

功能

  •  高性能 的基于多线程/Go程网络模型的 event-loop 事件驱动
  •  内置 Round-Robin 轮询负载均衡算法
  •  内置 goroutine 池,由开源库 ants 提供支持
  •  内置 bytes 内存池,由开源库 pool 提供支持
  •  简洁的 APIs
  •  基于 Ring-Buffer 的高效内存利用
  •  支持多种网络协议:TCP、UDP、Unix Sockets
  •  支持两种事件驱动机制:Linux 里的 epoll 以及 FreeBSD 里的 kqueue
  •  支持异步写操作
  •  灵活的事件定时器
  •  SO_REUSEPORT 端口重用
  •  内置多种编解码器,支持对 TCP 数据流分包:LineBasedFrameCodec, DelimiterBasedFrameCodec, FixedLengthFrameCodec 和 LengthFieldBasedFrameCodec,参考自 netty codec,而且支持自定制编解码器
  •  支持 Windows 平台,基于 IOCP 事件驱动机制 Go 标准网络库
  •  加入更多的负载均衡算法:随机、最少连接、一致性哈希等等
  •  支持 TLS
  •  实现 gnet 客户端

核心设计

多线程/Go程网络模型

主从多 Reactors

gnet 重新设计开发了一个新内置的多线程/Go程网络模型:『主从多 Reactors』,这也是 netty 默认的多线程网络模型,下面是这个模型的原理图:

它的运行流程如下面的时序图:

主从多 Reactors + 线程/Go程池

你可能会问一个问题:如果我的业务逻辑是阻塞的,那么在 EventHandler.React 注册方法里的逻辑也会阻塞,从而导致阻塞 event-loop 线程,这时候怎么办?

正如你所知,基于 gnet 编写你的网络服务器有一条最重要的原则:永远不能让你业务逻辑(一般写在 EventHandler.React 里)阻塞 event-loop 线程,否则的话将会极大地降低服务器的吞吐量,这也是 netty 的一条最重要的原则。

我的回答是,基于gnet 的另一种多线程/Go程网络模型:『带线程/Go程池的主从多 Reactors』可以解决阻塞问题,这个新网络模型通过引入一个 worker pool 来解决业务逻辑阻塞的问题:它会在启动的时候初始化一个 worker pool,然后在把 EventHandler.React里面的阻塞代码放到 worker pool 里执行,从而避免阻塞 event-loop 线程,

模型的架构图如下所示:

它的运行流程如下面的时序图:

gnet 通过利用 ants goroutine 池(一个基于 Go 开发的高性能的 goroutine 池 ,实现了对大规模 goroutines 的调度管理、goroutines 复用)来实现『主从多 Reactors + 线程/Go程池』网络模型。关于 ants 的全部功能和使用,可以在 ants 文档 里找到。

gnet 内部集成了 ants 以及提供了 pool.NewWorkerPool 方法来初始化一个 ants goroutine 池,然后你可以把 EventHandler.React 中阻塞的业务逻辑提交到 goroutine 池里执行,最后在 goroutine 池里的代码调用 gnet.Conn.AsyncWrite 方法把处理完阻塞逻辑之后得到的输出数据异步写回客户端,这样就可以避免阻塞 event-loop 线程。

有关在 gnet 里使用 ants goroutine 池的细节可以到这里进一步了解。

自动扩容的 Ring-Buffer

gnet 内置了inbound 和 outbound 两个 buffers,基于 Ring-Buffer 原理实现,分别用来缓冲输入输出的网络数据以及管理内存。

对于 TCP 协议的流数据,使用 gnet 不需要业务方为了解析应用层协议而自己维护和管理 buffers,gnet 会替业务方完成缓冲和管理网络数据的任务,降低业务代码的复杂性以及降低开发者的心智负担,使得开发者能够专注于业务逻辑而非一些底层功能。

性能测试

同类型的网络库性能对比

Linux (epoll)

系统参数

# Machine information
        OS : Ubuntu 18.04/x86_64
       CPU : 8 Virtual CPUs
    Memory : 16.0 GiB

# Go version and configurations
Go Version : go1.12.9 linux/amd64
GOMAXPROCS=8

Echo Server

HTTP Server

FreeBSD (kqueue)

系统参数

# Machine information
        OS : macOS Mojave 10.14.6/x86_64
       CPU : 4 CPUs
    Memory : 8.0 GiB

# Go version and configurations
Go Version : go version go1.12.9 darwin/amd64
GOMAXPROCS=4

Echo Server

HTTP Server

 

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