游戏服务器中的Netty应用和源代码分析(Netty客户端代码)

1.反应器模式和网状线程模式。最近由于工作需要，研究了一段时间Netty的源代码，做了一个简单的分享。研究不是特别深入，继续努力。因为分享不涉及公司业务，下面是源代码的研究结果。以下是Netty在游戏服务器开发中使用需要了解的知识点和相关优化。

这次分享以下主要设计内容。

Netty线程模型Netty的配置和TCP相关参数的具体含义Netty对Epoll的封装Netty的优雅关闭了客户端连接的限制。

内存资源CPU资源端口号资源

cat/proc/sys/net/IP v4/IP _ local _ port _ range文件描述符资源

系统级别:当前可以打开的最大系统数量。通过cat /proc/sys/fs/file-max检查用户级别:指定可以打开的最大用户数，通过cat /etc/security/limits.conf检查进程级别:可以打开的单个进程的最大数量，通过cat /proc/sys/fs/nr_open检查线程资源BIO/NIO。

1.生物模型的所有操作都是同步块(接受、读取)。客户端连接数与服务器线程数之比为1:1

2.NIO模型的非阻塞IO可以通过选择器实现，通过选择器的事件注册(op _ read/op _ write/op _ connect/op _ accept)实现一个线程管理多个连接，客户端连接数与处理自己感兴趣事件的服务器线程数之比为n:1。

3.反应堆模型

①单个Reacor单线程模型的所有IO都在同一个NIO线程中完成(处理连接、调度请求、编码、解码、逻辑运算、发送)

优势:

编码简单，没有共享资源竞争和并发安全的弊端；

单线程处理大量链接时，性能无法支撑，多核处理无法合理使用。线程过载后，处理速度会变慢，导致消息积压。一旦线程被挂起，整个通信层都不可用。redis使用反应器单流程模型。由于redis在内存级运行，使用这种模型没有问题。反应器单线程模型图:

网状反应器单线程模型图:

Netty对应实现

// Netty对应的实现方法:由boss和worker创建io线程组，使用同一个线程组，线程数为1 EventLoopgroup IO Group = newnioeventLoopgroup(1)；b.group(ioGroup，ioGroup)。通道(NioServerSocketChannel.class)。childHandler(初始化器)；channel future f = b . bind(portNumner)；cf = f . sync()；f . get()；

②单反应器多线程模型根据单线程模型，将io处理中最耗时的编码、解码、逻辑运算等cpu消耗部分提取出来，用多线程实现，充分利用多核cpu的优势。

优势:

多线程逻辑运算提高多核CPU利用率

缺点:

对于单个反应器，大量的关联IO事件仍然是性能瓶颈。

反应器多线程模型图:

Netreactor多线程模型图:

Netty对应实现

netty的对应实现:创建io线程组，boss和worker，使用同一个线程组，线程数为1，将逻辑运算部分发布到用户自定义线程处理EventLoopgroup IO Group = newnioeventLoopgroup(1)；b.group(ioGroup，ioGroup)。通道(NioServerSocketChannel.class)。childHandler(初始化器)；channel future f = b . bind(portNumner)；cf = f . sync()；f . get()；

③主从式反应器多线程模型根据多线程模型，其性能瓶颈可以进一步优化，即反应器由单个反应器改为反应器线程池，原反应器分为主反应器和子反应器。

优势:

解决单个反应器的性能瓶颈问题(Netty/Nginx采用这种设计)。反应器主从多线程模型图:

Netty反应器主从多线程模型图:

Netty对应实现

netty的对应实现:创建io线程组boss和worker，boss线程数为1，worker线程数为cpu*2(一般IO密集型可以设置为cpu核数的两倍)。EventLoopgroup boss group = newnioeventLoopgroup(1)；EventLoopGroup worker group = new NioEventLoopGroup()；b.group(bossGroup，workerGroup)。通道(NioServerSocketChannel.class)。childHandler(初始化器)；channel future f = b . bind(portNumner)；cf = f . sync()；f . get()；

④部分源代码分析创建组实例。// 1.构造参数不转移或转移为0，默认为系统参数配置。如果没有参数配置，CPU核心数*2super(nThreads == 0？DEFAULT _ EVENT _ LOOP _ THREADS:n THREADS，executor，args)；private static final int DEFAULT _ EVENT _ LOOP _ THREADS；static { DEFAULT _ EVENT _ LOOP _ THREADS = math . max(1，systempropertyutil . getint(" io . netty . eventloopthreads "，nettyruntime . available processors()* 2))；}// 2.不同版本的JDK将有不同版本的selectorProvider实现。在Windows下，默认选择器是Windows选择器提供者加NioeventloopGroup (Intnth Reads，Executor Executor) {//，最终实现类似:https://github . com/frohoff/jdk8u -JDK/blob/master/src/ma cosx/classes/sun/nio/ch/defaultselectorprovider . Java//基本流:1 Java . nio . channels . SPI . selectorprovider 2 meta -INF/services 3默认this(nThreads，Executor，SelectorProvider.provider())}// 3.创建第n个EventExecutor，并将它们封装到选择器chooser中。chooser会根据nThread的数量有两种实现(GenericEventExecutorChooser和PowerOfTwoEventExecutorChooser，算法不同但实现逻辑相同，Eventexecutorchooserfactory。Eventexecutorchooserchooserchildren =新事件执行者

通道类图

5.配置Netty为epolleventploop//创建指定的eventloopgroupgroup = new epolleventloopgroup(1，new defaultthreadfactory(" boss _ loop "))；worker group = new EpollEventLoopGroup(32，new DefaultThreadFactory(" IO _ LOOP "))；B. group (boss group，worker group)//指定类。信道(epollserversocket channel.class)。通道的childhandler(初始值设定项)；//channel(clz)方法是创建一个工厂类的公共b通道(class

三。与网络相关的参数

1.so _ keepalivechildoption(通道选项。so _ keepalive，true) TCP链接探测

2.so _ reusadroption(channel option . so _ reusaddr，true)复用处于TIME_WAIT但没有完全关闭的套接字地址，这样端口释放后可以立即复用。默认情况下，需要手动开启。

3.TCP _ nodelayaction(通道选项。TCP _ nodelay，true) IP消息格式

TCP消息格式

然后开启和关闭TCP Negal算法，该算法在大量小数据包的情况下，具有低延迟、低网络利用率的优点。

TCP Negal算法关闭再开启，具有提高网络利用率(数据缓存到发送一定量)和高延迟的优点。

Negal算法

如果数据包长度达到MSS(最大段大小最大段长度)，则允许发送；如果包含FIN，则允许发送；如果设置了TCP_NODELAY选项，则允许发送；当TCP_CORK选项(是否拦截不完整消息)未设置时，如果所有发送的小数据包(包长小于MSS)都被确认，则允许发送；如果不满足上述条件，但发生超时(一般200ms)，则立即发送。MSS计算规则MSS的值在802.3标准中，在TCP三次握手建立连接的过程中，由双方协商确定。规定以太网帧有效载荷的最大长度为1500字节(MTU)。

以太网环境下MSS = MTU -IP header -TCP header:MTU = 1500字节IP header = 32*5/4 = 160bit = 20字节TCP header = 32*5/4 = 160bit = 20字节，最后得到MSS = 1460字节。

结论:由于游戏服务器的实时性要求，在网络带宽充足的情况下，建议开启TCP_NODELAY，关闭Negal算法，这样带宽可以不浪费，响应一定要及时。

注意:所有客户端和服务器都要关闭Negal算法，否则发送仍然会有延迟，影响传输速度。

4.so _ backlog选项(channeloption.so _ backlog，100)操作系统内核中维护的两个队列

Synqueue:保存syn到达但未完成的三次握手的半连接cat/proc/sys/net/IP v4/TCP _ max _ syn _ backlog接受队列:保存三次握手，backlog的连接cat/proc/sys/net/core/somaxconnecttty的默认值设置在NetUtil类的第253行。

SOMAXCONN = access controller . doprivileged(new privileged action & lt；整数& gt(){@覆盖公共整数run () {//1。设置默认值intsomaxconn = platform dependent . is windows()？200 : 128;File file =新文件("/proc/sys/net/core/somaxconn ")；If (file.exists()) {// 2。文件存在，读取= new buffered reader(new file reader(file))中的操作系统配置；somax conn = integer . parse int(in . readline())；} else {// 3。文件不存在，从每个参数中读取if(systempropertutil . get boolean(" io . netty . net . somaxconn . tryssctl "，false)){ tmp = sysctlgetint(" kern . IPC . somaxconn ")；if(tmp = = null){ tmp = sysctlGetInt(" kern . IPC . soacceptqueue ")；如果(tmp！= null){ somaxconn = tmp；} } else { somaxconn = tmp}}}}结论:

在Linux下，/proc/sys/net/core/somaxconn必须存在，所以backlog必须得到它的值。我参考prod机的参数配置65535，即不设置backlog，服务器运行，缓存65535个全连接。

5.分配器和RCVBUF_ALLOCATOR

ByteBuffAllocator的默认赋值如下:ByteBuffAllocator

Static {//以io.netty.allocator.type为准，如果不是，则Android平台采用非池化实现，其他采用池化字符串allocytype = systempropertytil . get(" io . netty . allocator . type "，platformdependent.isandroid()？“未池化”:“池化”)；allocType = allocType . tolowercase(区域设置。美国)。trim()；ByteBufAllocator allocif ("unpooled "。equals(allocytype)){ alloc = unpoedbytebullocator。违约；logger . debug(" -dio . netty . allocator . type:{ } "，allocType)；} else if(“汇集”。equals(allocytype)){ alloc = pooledbytebufolucator。违约；logger . debug(" -dio . netty . allocator . type:{ } "，allocType)；} else {//io . netty . allocator . type未设置为“未池化”或“池化”，因此通过池化实现。alloc = PooledByteBufAllocator。违约；logger . debug(" -dio . netty . allocator . type:pooled(unknown:{ })"，allocType)；} DEFAULT _ ALLOCATOR = alloc}RCVBUF_ALLOCATOR默认适配器

公共类DefaultChannelConfig实现ChannelConfig { //...public DefaultChannelConfig(Channel Channel){ this(Channel，new adapteverecvbytebufolucator())；} // ...}

四。Netty使用敏感的默认值正常关闭{ @ link # shut down(long，long，time unit)}的/* * *快捷方法。* * @ return { @ link # termination future()} */future <？& gtshut down gracefully()；/** *向该执行器发出信号，表明调用者希望关闭该执行器。一旦这个方法被调用，* {@link #isShuttingDown()}开始返回{@code true}，执行程序准备自行关闭。*与{@link #shutdown()}不同，正常关机可确保不会为& lt我& gt安静时期' & lt/I & gt；*(通常几秒钟后)它就会自动关闭。如果任务是在静默期提交的，*它肯定会被接受，静默期将重新开始。* * @ param静默期文档中描述的静默期:在此期间，您仍可以提交任务* @ param timeout等待执行程序完成的最长时间{@ linkplain # shutdown ()} *无论任务是否在静默期提交超时:等待所有任务完成的最长时间* @ param unit { @ code quiet period }和{@code timeout}的单位* * @ return { @ link # termination Future()} */Future & lt；？& gt优雅关闭(长静默期、长超时、时间单位单位)；//在抽象类中实现静态final long default _ shut down _ quiet _ period = 2；静态最终长DEFAULT _ SHUTDOWN _ TIMEOUT = 15@ Overridepublic Future & lt？& gtshut down graceful(){ return shut down graceful(DEFAULT _ shut down _ QUIET _ PERIOD，DEFAULT_SHUTDOWN_TIMEOUT，TimeUnit。秒)；}将NIO线程的状态位设置为ST_SHUTTING_DOWN状态，不再处理新消息(不再允许外部消息)；退出前的预处理操作:完成发送队列中尚未发送或正在发送的消息的发送，完成退出超时前已经过期或过期的调度任务的执行，完成在NIO线程中注册用户的退出钩子任务的执行；资源释放操作:释放所有通道，注销并关闭多路复用器，清空并取消所有队列和调度任务，最后退出NIO线程。以上是Netty在游戏服务器中的应用细节和源代码分析。关于Netty游戏服务器的更多信息，请关注主机频道zhujipindao的其他相关文章。com！