由於最近有接觸到一些長連線的伺服器實現，對網路模型有所學習。對基於C/C++的網路模型實現和基於GoLang的實現對比下來，發現Golang的網路模型程式設計難度大大降低，這得益於Golang的goroutine，可以在程式設計的時候肆無忌憚的建立併發”執行緒”，當伺服器能為每一個客戶端都開啟若干”執行緒”的話，程式設計變的簡單很多。

傳統語言的網路層處理

服務需要同時服務N個客戶端，所以傳統的程式設計方式是採用IO複用，這樣在一個執行緒中對N個套接字進行事件捕獲，當讀寫事件產生後再真正read()或者write()，這樣才能提高吞吐：

上圖中：

• 綠色執行緒為接受客戶端TCP連結的執行緒，使用阻塞的呼叫socket.accept()
  ，當有新的連線到來後，將socket物件conn加入IO複用佇列。
• 紫色執行緒為IO複用的阻塞呼叫，通常採用epoll等系統呼叫實現IO複用。當IO複用佇列中的任意socket有資料到來，或者寫緩衝區空閒時可觸發epoll呼叫的返回，否則阻塞epoll呼叫。資料的實際傳送和接收都在紫色執行緒中完成。所以為了提高吞吐，對某個socket的read和write都應該使用非阻塞的模式，這樣才能最大限度的提高系統吞吐。例如，假設正在對某個socket呼叫阻塞的write，當資料沒有完全傳送完成前，write將無法返回，從而阻止了整個epoll進入下一個迴圈，如果這個時候其他的socket有讀就緒的話，將無法第一時間響應。所以非阻塞的讀寫將在某個fd讀寫較慢的時候，立刻返回，而不會一直等到讀寫結束。這樣才能提高吞吐。然而，採用非阻讀寫將大大提高程式設計難度。
• 紫色執行緒負責將資料進行解碼並放入佇列中，等待工作執行緒處理；工作執行緒有資料要傳送時，也將資料放入傳送佇列，並通過某種機制通知紫色執行緒對應的socket有資料要寫，進而使得資料在紫色執行緒中寫入socket。

這種模型的程式設計難度主要體現在：

1. 執行緒少（也不能太多），導致一個執行緒需要處理多個描述符，從而存在對描述符狀態的維護問題。甚至，業務層面的會話等都需要小心維護
2. 非阻塞IO呼叫，使描述符的狀態更為複雜
3. 佇列的同步處理

不得不說，能用C或C++來寫伺服器的是真大神！

Golang的goroutine

Golang是一門比較新的語言，正在快速的發展。Golang從語言層面支援一種叫協程

在Golang中使用go關鍵字來開啟一個goroutine：

funcmain(){log.Println("Hello, world")netListen,err:=net.Listen("tcp","localhost:4000")iferr!=nil{fmt.Fprintf(os.Stderr,"Fatal error: %s",err.Error())os.Exit(1)}defernetListen.Close()log.Println("Waiting for clients")for{conn,err:=netListen.Accept()iferr!=nil{continue}log.Println(conn.RemoteAddr().String()," tcp connect success")gohandleConnection(conn)}}funchandleConnection(connnet.Conn){...}

Golang的channel

除了對併發的支援外，Golang中有一種叫channel的併發同步機制。channel類似佇列，是goroutine安全的。所以結合goroutine和channel可以輕而易舉的實現併發程式設計。

Golang如何實現網路層

通過參考多個Golang的開源程式，筆者得出的結論是：肆無忌憚的用goroutine吧。於是一個Golang版的網路模型大致是這樣的：

上圖是單個客戶端連線的伺服器模組結構，同樣的一個顏色代表一個協程：

• 綠色goroutine依然是接受TCP連結
• 當完成握手accept返回conn物件後，使用一個單獨的goroutine來阻塞讀（紫色），使用一個單獨的goroutine來阻塞寫（紅色）
• 讀到的資料通過解碼後放入讀channel，並由藍色的goroutine來處理
• 需要寫資料時，藍色的goroutine將資料寫入寫channel，從而觸發紅色的goroutine編碼並寫入conn

可以看到，針對一個客戶端，服務端至少有3個goroutine在單獨為這個客戶端服務。如果從執行緒的角度來看，簡直是浪費啊，然而這就是協程的好處。這個模型很容易理解，因為跟人們的正常思維方式是一致的。並且都是阻塞的呼叫，所以無需維護狀態。

再來看看多個客戶端的情況：

在多個客戶端之間，雖然用了相同的顏色表示goroutine，但實際上他們都是獨立的goroutine，可以想象goroutine的數量將是驚人的。然而，根本不用擔心！這樣的應用程式可能真正的執行緒只有幾個而已。