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    数据复用器未响应

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问题定义 A -> B 发起TCP请求,A端为请求侧,B端为服务侧TCP 三次握手已完成TCP 三次握手后双方没有任何数据交互B 在无预警情况下掉线(类似意外掉电重启状态) 问题答案 A侧的TCP链路状态在未发送任何数据的情况下与等待的时间相关,如果在多个超时值范围以内那么状态为established;如果触发了某一个超时的情况那么视情况的不同会有不同的改变。 一般情况下不管是KeepAlive超时还是内核超时,只要出现超时,那么必然会抛出异常,只是这个异常截获的时机会因编码方式的差异而有所不同。(同步异步IO,以及有无使用select、poll、epoll等IO多路复用机制) 原因与相关细节 大前提 基于IP网络的无状态特征,A侧系统不会在无动作情况下收到任何通知获知到B侧掉线的情况(除非AB是直连状态,那么A可以获知到自己网卡掉线的异常) 在此大前提的基础上,会因为链路环境、SOCKET设定、以及内核相关配置的不同,A侧会在不同的时机获知到B侧无响应的结果,但总归是以异常的形式获得这个结果。 <关于内核对待无数据传递SOCKET的方式> 操作系统有一堆时间超级长的兜底用timeout参数,用于在不同的时候给TCP栈一个异常退出的机会,避免无效连接过多而耗尽系统资源 其中,TCP KeepAive 特性能让应用层配置一个远小于内核timeout参数的值,用于在这一堆时间超长的兜底参数生效之前,判断链路是否为有效状态。 <关于超时的各个节点> 以下仅讨论三次握手成功之后的兜底情况 TCP链路在建立之后,内核会初始化一个由<nf_conntrack_tcp_timeout_established>参数控制的计时器(这个计时器在Ubuntu 18.04里面长达5天),以防止在未开启TCP KeepAlive的情况下连接因各种原因导致的长时间无动作而过度消耗系统资源,这个计时器会在每次TCP链路活动后重置 TCP正常传输过程中,每一次数据发送之后,必然伴随对端的ACK确认信息。如果对端因为各种原因失去反应(网络链路中断、意外掉电等)这个ACK将永远不会到来,内核在每次发送之后都会重置一个由<nf_conntrack_tcp_timeout_unacknowledged>参数控制的计时器,以防止对端以外断网导致的资源过度消耗。(这个计时器在Ubuntu 18.04里面是300秒/5分钟) 以上两个计时器作为keepalive参数未指定情况下的兜底参数,为内核自保特性,所以事件都很长,建议实际开发与运维中用更为合理的参数覆盖这些数值 <关于链路异常后发生的操作> A侧在超时退出之后一般会发送一个RST包用于告知对端重置链路,并给应用层一个异常的状态信息,视乎同步IO与异步IO的差异,这个异常获知的时机会有所不同。 B侧重启之后,因为不存有之前A-B之间建立链路相关的信息,这时候收到任何A侧来的数据都会以RST作为响应,以告知A侧链路发生异常 RST的设计用意在于链路发生意料之外的故障时告知链路上的各方释放资源(一般指的是NAT网关与收发两端);FIN的设计是用于在链路正常情况下的正常单向终止与结束。二者不可混淆。 关于阻塞 应用层到底层网卡发送的过程中,数据包会经历多个缓冲区,也会经历一到多次的分片操作,阻塞这一结果的发生是具有从底向上传递的特性。 这一过程中有一个需要强调的关键点:socket.send这个操作只是把数据发送到了内核缓冲区,只要数据量不大那么这个调用必然是在拷贝完之后立即返回的。而数据量大的时候,必然会产生阻塞。 在TCP传输中,决定阻塞与否的最终节点,是TCP的可靠传输特性。此特性决定了必须要有ACK数据包回复响应正确接收的数据段范围,内核才会把对应的数据从TCP发送缓冲区中移除,腾出空间让新的数据可以写入进来。 这个过程意味着,只要应用层发送了大于内核缓冲区可容容纳的数据量,那么必然会在应用层出现阻塞,等待ACK的到来,然后把新数据压入缓冲队列,循环往复,直到数据发送完毕。

九旬 2020-05-24 22:22:41 0 浏览量 回答数 0

问题

Nginx性能为什么如此吊

小柒2012 2019-12-01 21:20:47 15038 浏览量 回答数 3

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1.阻塞与同步2.BIO与NIO对比3.NIO简介4.缓冲区Buffer5.通道Channel6.反应堆7.选择器8.NIO源码分析9.AIO1.阻塞与同步1)阻塞(Block)和非租塞(NonBlock):阻塞和非阻塞是进程在访问数据的时候,数据是否准备就绪的一种处理方式,当数据没有准备的时候阻塞:往往需要等待缞冲区中的数据准备好过后才处理其他的事情,否則一直等待在那里。非阻塞:当我们的进程访问我们的数据缓冲区的时候,如果数据没有准备好则直接返回,不会等待。如果数据已经准备好,也直接返回2)同步(Synchronization)和异步(Async)的方式:同步和异步都是基于应用程序私操作系统处理IO事件所采用的方式,比如同步:是应用程序要直接参与IO读写的操作。异步:所有的IO读写交给搡作系统去处理,应用程序只需要等待通知。同步方式在处理IO事件的时候,必须阻塞在某个方法上靣等待我们的IO事件完成(阻塞IO事件或者通过轮询IO事件的方式).对于异步来说,所有的IO读写都交给了搡作系统。这个时候,我们可以去做其他的事情,并不拓要去完成真正的IO搡作,当搡作完成IO后.会给我们的应用程序一个通知同步:阻塞到IO事件,阻塞到read成则write。这个时候我们就完全不能做自己的事情,让读写方法加入到线程里面,然后阻塞线程来实现,对线程的性能开销比较大,参考:https://blog.csdn.net/CharJay_Lin/article/details/812598802.BIO与NIO对比block IO与Non-block IO1)区别IO模型 IO NIO方式 从硬盘到内存 从内存到硬盘通信 面向流(乡村公路) 面向缓存(高速公路,多路复用技术)处理 阻塞IO(多线程) 非阻塞IO(反应堆Reactor)触发 无 选择器(轮询机制)2)面向流与面向缓冲Java NIO和IO之间第一个最大的区别是,IO是面向流的.NIO是面向缓冲区的。Java IO面向流意味着毎次从流中读一个成多个字节,直至读取所有字节,它们没有被缓存在任何地方,此外,它不能前后移动流中的数据。如果需要前后移动从流中读取的教据,需要先将它缓存到一个缓冲区。Java NIO的缓冲导向方法略有不同。数据读取到一个它稍后处理的缓冲区,霱要时可在缓冲区中前后移动。这就增加了处理过程中的灵活性。但是,还需要检查是否该缓冲区中包含所有您需要处理的数裾。而且,需确保当更多的数据读入缓冲区时,不要覆盖缓冲区里尚未处理的数据。3)阻塞与非阻塞Java IO的各种流是阻塞的。这意味着,当一个线程调用read() 或 write()时,该线程被阻塞,直到有一些数据被读取,或数据完全写入。该线程在此期间不能再干任何事情了。 Java NIO的非阻塞模式,使一个线程从某通道发送请求读取数据,但是它仅能得到目前可用的数据,如果目前没有数据可用时,就什么都不会获取。而不是保持线程阻塞,所以直至数据变的可以读取之前,该线程可以继续做其他的事情。 非阻塞写也是如此。一个线程请求写入一些数据到某通道,但不需要等待它完全写入,这个线程同时可以去做别的事情。 线程通常将非阻塞IO的空闲时间用于在其它通道上执行IO操作,所以一个单独的线程现在可以管理多个输入和输出通道(channel)。4)选择器(Selector)Java NIO的选择器允许一个单独的线程来监视多个输入通道,你可以注册多个通道使用一个选择器,然后使用一个单独的线程来“选择"通道:这些通里已经有可以处理的褕入,或者选择已准备写入的通道。这选怿机制,使得一个单独的线程很容易来管理多个通道。5)NIO和BIO读取文件BIO读取文件:链接BIO从一个阻塞的流中一行一行的读取数据image | left | 469x426NIO读取文件:链接通道是数据的载体,buffer是存储数据的地方,线程每次从buffer检查数据通知给通道image | left | 559x3946)处理数据的线程数NIO:一个线程管理多个连接BIO:一个线程管理一个连接3.NIO简介在Java1.4之前的I/O系统中,提供的都是面向流的I/O系统,系统一次一个字节地处理数据,一个输入流产生一个字节的数据,一个输出流消费一个字节的数据,面向流的I/O速度非常慢,而在Java 1.4中推出了NIO,这是一个面向块的I/O系统,系统以块的方式处理处理,每一个操作在一步中产生或者消费一个数据库,按块处理要比按字节处理数据快的多。在NIO中有几个核心对象需要掌握:缓冲区(Buffer)、通道(Channel)、选择器(Selector)。参考:链接image2.png | center | 851x3834.缓冲区Buffer缓冲区实际上是一个容器对象,更直接的说,其实就是一个数组,在NIO库中,所有数据都是用缓冲区处理的。在读取数据时,它是直接读到缓冲区中的; 在写入数据时,它也是写入到缓冲区中的;任何时候访问 NIO 中的数据,都是将它放到缓冲区中。而在面向流I/O系统中,所有数据都是直接写入或者直接将数据读取到Stream对象中。在NIO中,所有的缓冲区类型都继承于抽象类Buffer,最常用的就是ByteBuffer,对于Java中的基本类型,基本都有一个具体Buffer类型与之相对应,它们之间的继承关系如下图所示:image3.png | center | 650x3681)其中的四个属性的含义分别如下:容量(Capacity):缓冲区能够容纳的数据元素的最大数量。这一个容量在缓冲区创建时被设定,并且永远不能改变。上界(Limit):缓冲区的第一个不能被读或写的元素。或者说,缓冲区中现存元素的计数。位置(Position):下一个要被读或写的元素的索引。位置会自动由相应的 get( )和 put( )函数更新。标记(Mark):下一个要被读或写的元素的索引。位置会自动由相应的 get( )和 put( )函数更新。2)Buffer的常见方法如下所示:flip(): 写模式转换成读模式rewind():将 position 重置为 0 ,一般用于重复读。clear() :compact(): 将未读取的数据拷贝到 buffer 的头部位。mark(): reset():mark 可以标记一个位置, reset 可以重置到该位置。Buffer 常见类型: ByteBuffer 、 MappedByteBuffer 、 CharBuffer 、 DoubleBuffer 、 FloatBuffer 、 IntBuffer 、 LongBuffer 、 ShortBuffer 。3)基本操作Buffer基础操作: 链接缓冲区分片,缓冲区分配,直接缓存区,缓存区映射,缓存区只读:链接4)缓冲区存取数据流程存数据时position会++,当停止数据读取的时候调用flip(),此时limit=position,position=0读取数据时position++,一直读取到limitclear() 清空 buffer ,准备再次被写入 (position 变成 0 , limit 变成 capacity) 。5.通道Channel通道是一个对象,通过它可以读取和写入数据,当然了所有数据都通过Buffer对象来处理。我们永远不会将字节直接写入通道中,相反是将数据写入包含一个或者多个字节的缓冲区。同样不会直接从通道中读取字节,而是将数据从通道读入缓冲区,再从缓冲区获取这个字节。image4.png | center | 368x191在NIO中,提供了多种通道对象,而所有的通道对象都实现了Channel接口。它们之间的继承关系如下图所示:image5.png | center | 650x5171)使用NIO读取数据在前面我们说过,任何时候读取数据,都不是直接从通道读取,而是从通道读取到缓冲区。所以使用NIO读取数据可以分为下面三个步骤:从FileInputStream获取Channel 创建Buffer 将数据从Channel读取到Buffer中 例子:链接 2)使用NIO写入数据使用NIO写入数据与读取数据的过程类似,同样数据不是直接写入通道,而是写入缓冲区,可以分为下面三个步骤:从FileInputStream获取Channel 创建Buffer 将数据从Channel写入到Buffer中 例子:链接 6.反应堆1)阻塞IO模型在老的IO包中,serverSocket和socket都是阻塞式的,因此一旦有大规模的并发行为,而每一个访问都会开启一个新线程。这时会有大规模的线程上下文切换操作(因为都在等待,所以资源全都被已有的线程吃掉了),这时无论是等待的线程还是正在处理的线程,响应率都会下降,并且会影响新的线程。image6.png | center | 739x3362)NIOJava NIO是在jdk1.4开始使用的,它既可以说成“新IO”,也可以说成非阻塞式I/O。下面是java NIO的工作原理:1.由一个专门的线程来处理所有的IO事件,并负责分发。2.事件驱动机制:事件到的时候触发,而不是同步的去监视事件。3.线程通讯:线程之间通过wait,notify等方式通讯。保证每次上下文切换都是有意义的。减少无谓的线程切换。image7.png | center | 689x251注:每个线程的处理流程大概都是读取数据,解码,计算处理,编码,发送响应。7.选择器传统的 server / client 模式会基于 TPR ( Thread per Request ) .服务器会为每个客户端请求建立一个线程.由该线程单独负贵处理一个客户请求。这种模式带未的一个问题就是线程数是的剧增.大量的线程会增大服务器的开销,大多数的实现为了避免这个问题,都采用了线程池模型,并设置线程池线程的最大数量,这又带来了新的问题,如果线程池中有 200 个线程,而有 200 个用户都在进行大文件下载,会导致第 201 个用户的请求无法及时处理,即便第 201 个用户只想请求一个几 KB 大小的页面。传统的 Sorvor / Client 模式如下围所示:image8.png | center | 597x286NIO 中非阻塞IO采用了基于Reactor模式的工作方式,IO调用不会被阻塞,相反是注册感兴趣的特点IO事件,如可读数据到达,新的套接字等等,在发生持定率件时,系统再通知我们。 NlO中实现非阻塞IO的核心设计Selector,Selector就是注册各种IO事件的地方,而且当那些事件发生时,就是这个对象告诉我们所发生的事件。image9.png | center | 462x408当有读或者写等任何注册的事件发生时,可以从Selector中获得相应的SelectionKey,同时从SelectionKey中可以找到发生的事件和该事件所发生的具体的SelectableChannel,以获得客户端发送过来的数据。使用NIO中非阻塞IO编写服务器处理程序,有三个步骤1.向Selector对象注册感兴趣的事件2.从Selector中获取感兴趣的事件3.根据不同事件进行相应的处理8.NIO源码分析Selector是NIO的核心epool模型1)SelectorSelector的open()方法:链接2)ServerSocketChannelServerSocketChannel.open() 链接9.AIOAsynchronous IO异步非阻塞IOBIO ServerSocketNIO ServerSocketChannelAIO AsynchronousServerSocketChannel

wangccsy 2019-12-02 01:46:51 0 浏览量 回答数 0

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爱吃鱼的程序员 2020-06-03 16:49:27 2 浏览量 回答数 1
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