对Disruptor 并发架构的一些思考

迷南。 2022-05-21 22:52 386阅读 0赞

# 对Disruptor 并发架构的一些思考 #

## 一、Disruptor的背景 ##

Disruptor是一个高性能的异步处理框架，或者可以认为是最快的消息框架(轻量的JMS)，也可以认为是一个观察者模式实现，或者事件-监听模式的实现，直接称disruptor模式。Disruptor最初由大神Martin Fowler 用作为LAMX系统的核心（一种新型的零售金融交易平台），其作为基于事件源驱动机制的业务逻辑处理器，完全运行在内存中，非常适用于大规模低延迟的高并发业务场景。

## 二、Disruptor的设计思想 ##

Disruptor是通过一系列精巧的设计实现了在高并发情形下的高性能，其tps达到20,000,000/s。  
主要有以下三方面：  
1.整个架构实现无锁（仅在多个生产者写入 Ring Buffer 的场景中才出现多线程竞争修改同一个变量值的情况）  
2.关键位置采用缓存行填充技术，消除内存伪共享  
3.利用内存屏障保证顺序执行  
其围绕RingBuffer实现了生产者-消费者模型：  
![这里写图片描述][SouthEast]

## 三、基于Disruptor的业务模型 ##

Disruptor除了性能非常优秀外，其架构的另一大特点就是将高并发问题通过单线程予以解决，使得我们在面对复杂问题时，多了一个解决问题有力工具。那在哪些场景中可以使用到它？我想大致可分为以下两种方式。

### 1.链式执行模型 ###

最经典的是可以看LMAX的业务架构图：  
![这里写图片描述][arch-full.png]  
上图是整个业务流程的一段，由Receiver接收请求（这里的Receiver你可以理解为一个网络服务器），BLP处理请求，然后Publisher把处理结果交给下游，下游仍可继续使用该模式，就可将整个业务串行起来。通常对于很多较复杂的场景，在业务拆解时，系统的高性能和复杂度是难以兼顾的，而Disruptor的方式带来了一种高效的架构实现，能在保证高并发高性能的前提下，将复杂流程的业务进行链式拆解。  
Disruptor支持如下多种生产-消费者模式：  
![这里写图片描述][Unicast.png]  
![这里写图片描述][ThreeStepPipeline.png]  
![这里写图片描述][Sequencer.png]  
![这里写图片描述][Multicast.png]  
![这里写图片描述][Diamond.png]  
通过这些模式组合，将大大有利于我们复杂业务的拆解。

### 2.带返回值执行模型 ###

很多时候业务都需要在高并发的场景中进行计算后再将结果值返回，要实现这一目的就需消费者将结果缓存起来并让生产者获取到，实际可看做一个简单的内存数据库。这需要达到如下两个要求：

1.  足够快速的保存和获取结果
2.  足够空间缓存至少一个消费周期以上的结果（Disruptor内部实际有批处理机制，需保证一批的结果都能缓存到）

最简单的方式就是使用另一个RingBuffer进行实现，如下图  
![这里写图片描述][70]

### 3.聚合请求模型 ###

在一些需要聚合请求进行批处理以减少IO的场景，Disruptor也可利用其内部机制实现。

package com.lmax.disruptor;
    public interface EventHandler<T> { 
        public void onEvent(T event,  long sequence,  boolean endOfBatch)  throws Exception
    }

以上是消费者接口方法，其中利用endOfBatch标记并缓存event集，可实现一批集中处理效果，这实际是通过加大延迟来达到加大吞吐量和较少IO的目的。

## 四、总结 ##

对于Disruptor带给我们的不仅仅是其优秀的内部实现机制，还开拓了我们对解决问题的思路。

作者：侯嘉逊

[SouthEast]: /images/20220522/139c51f9a6144fc88e639e99d1bfc918.png
[arch-full.png]: /images/20220522/4199b85b31834a219543417853f3aef9.png
[Unicast.png]: /images/20220522/c5205957d5184a3f96c633602f5544e4.png
[ThreeStepPipeline.png]: /images/20220522/5710ed34e10849ff89c695932ad9649b.png
[Sequencer.png]: /images/20220522/7ac7e498cf104d0eb962939a736b6374.png
[Multicast.png]: /images/20220522/09f22a89acba4f1d9fdcfb86560306f3.png
[Diamond.png]: /images/20220522/544570dd3eb44ac99e6ff9ec82d4d767.png
[70]: /images/20220522/e328f235ce334ca1b2ff28c538cecb9c.png