半同步/半异步与领导者/追随者

来源：互联网发布：手机淘宝卖家版下载编辑：程序博客网时间：2024/04/27 18:17

在《POSA2》一书中，关于这两个模式有两个很形象的比喻：

半同步/半异步（half-sync/half-async）：
许多餐厅使用半同步/半异步模式的变体。例如，餐厅常常雇佣一个领班负责迎接顾客，并在餐厅繁忙时留意给顾客安排桌位，为等待就餐的顾客按序排队是必要的。领班由所有顾客“共享”，不能被任何特定顾客占用太多时间。当顾客在一张桌子入坐后，有一个侍应生专门为这张桌子服务。

领导者/追随者（Leader/Followers）：
在日常生活中，领导者/追随者模式用于管理许多飞机场出租车候车台。在该用例中，出租车扮演“线程”角色，排在第一辆的出租车成为领导者，剩下的出租车成为追随者。同样，到达出租车候车台的乘客构成了必须被多路分解给出租车的事件，一般以先进先出排序。一般来说，如果任何出租车可以为任何顾客服务，该场景就主要相当于非绑定句柄/线程关联。然而，如果仅仅是某些出租车可以为某些乘客服务，该场景就相当于绑定句柄/线程关联。

在《POSA2》书中列举的例子都比较复杂，并且书上没有列出完整的代码。但是这两个模式其实都可以在《unix网络编程》一书中找到对应的完整的代码和相关的讨论。

在半同步/半异步模式中，需要由模式实现者显示构造一个队列，以便同步层和异步层可以通信。
在《unix网络编程》一书的 “27.12 TCP预先创建线程服务器程序，主线程统一 accept” 的例子中，如果只是从处理 accept 这个事件上看，可以认为这是一个使用了半同步/半异步模式的例子。但是从具体的业务处理（即web_child的处理上），仍然可以认为是一个ThreadPerConnection模型，因为在 thread_main 中直接读取请求和发送响应。在这个例子中，就有一个队列：

Java代码

[b]//这就是一个典型的循环队列的定义，iget 是队列头，iput 是队列尾[/b]
int clifd[MAXNCLI], iget, iput;
int main( int argc, char * argv[] )
{
......
int listenfd = Tcp_listen( NULL, argv[ 1 ], &addrlen );
......
iget = iput = 0;
for( int i = 0; i < nthreads; i++ ) {
pthread_create( &tptr[i].thread_tid, NULL, &thread_main, (void*)i );
for( ; ; ) {
connfd = accept( listenfd, cliaddr,, &clilen );
clifd[ iput ] = connfd; [b]// 接受到的连接句柄放入队列[/b]
if( ++iput == MAXNCLI ) iput = 0;
}
}
void * thread_main( void * arg )
{
for( ; ; ) {
while( iget == iput ) pthread_cond_wait( ...... );
connfd = clifd[ iget ]; [b]// 从队列中获得连接句柄[/b]
if( ++iget == MAXNCLI ) iget = 0;
......
web_child( connfd );
close( connfd );
}
}

[b]//这就是一个典型的循环队列的定义，iget 是队列头，iput 是队列尾[/b]int clifd[MAXNCLI], iget, iput; int main( int argc, char * argv[] ){  ......  int listenfd = Tcp_listen( NULL, argv[ 1 ], &addrlen );  ......  iget = iput = 0;  for( int i = 0; i < nthreads; i++ ) {    pthread_create( &tptr[i].thread_tid, NULL, &thread_main, (void*)i );  for( ; ; ) {    connfd = accept( listenfd, cliaddr,, &clilen );    clifd[ iput ] = connfd;     [b]// 接受到的连接句柄放入队列[/b]    if( ++iput == MAXNCLI ) iput = 0;    }}void * thread_main( void * arg ){  for( ; ; ) {    while( iget == iput ) pthread_cond_wait( ...... );    connfd = clifd[ iget ];     [b]// 从队列中获得连接句柄[/b]    if( ++iget == MAXNCLI ) iget = 0;    ......    web_child( connfd );    close( connfd );  }}

而在领导者/追随者模式中，同样是有一个队列的，不过不需要模式实现者显示构造，而是直接使用了操作系统底层的队列。

在《unix网络编程》一书的 “27.11 TCP 预先创建服务器线程，每个线程各自 accept ” 的例子中，就是直接使用了操作系统中关于 accept 的队列。这个例子可以认为是领导者/追随者模式的一个例子。

Java代码

int listenfd;
int main( int argc, char * argv[] )
{
......
listenfd = Tcp_listen( NULL, argv[ 1 ], &addrlen );
......
for( int i = 0; i < nthreads; i++ ){
pthread_create( &tptr[i].thread_tid, NULL, &thread_main, (void*)i );
}
......
}
void * thread_main( void * arg )
{
for( ; ; ){
......
[b]// 多个线程同时阻塞在这个 accept 调用上，依靠操作系统的队列[/b]
connfd = accept( listenfd, cliaddr, &clilen );
......
web_child( connfd );
close( connfd );
......
}
}

int listenfd;int main( int argc, char * argv[] ){  ......  listenfd = Tcp_listen( NULL, argv[ 1 ], &addrlen );  ......  for( int i = 0; i < nthreads; i++ ){    pthread_create( &tptr[i].thread_tid, NULL, &thread_main, (void*)i );  }  ......}void * thread_main( void * arg ){  for( ; ; ){    ......    [b]// 多个线程同时阻塞在这个 accept 调用上，依靠操作系统的队列[/b]    connfd = accept( listenfd, cliaddr, &clilen );    ......    web_child( connfd );    close( connfd );    ......  }}

当然，这里提到的操作系统的队列，在半同步/半异步模式中虽然没有明显地指出来，但只要是通过操作系统来做 accept ，那么在半同步/半异步模式中仍然会隐式地用到。

在《POSA2》中，作者的评价：
因为半同步/半异步设计在 web 服务器虚拟内存而不是操作系统内核内排队请求，所以它更具伸缩性。

看了上面的代码之后，明白了为何 ACE 的作者在《C++网络编程2》中特意引用了一首诗来“表达我们对 Richard 之持久影响的看法”：

不是在悲哀的冥河之滨，也不是在遥远的
乐土般的平原的清辉中，我们将在死者中间
遇见那些我们一直是其学生的人 ... ...
我们还将相遇，分离，再相遇，
在死者们相遇的地方，在活着的人的唇上

关于不同的客户-服务器编程模型，在《unix网络编程》的 “第27章客户-服务器程序的其他设计方法”中讨论得很充分，对每种模型的性能也做了很好的分析。

半同步/半异步 与 领导者/追随者

半同步/半异步与领导者/追随者