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学完了 net/http 和 fasthttp 两个HTTP协议接口的客户端实现,接下来就要开始Server的开发,不学不知道一学吓一跳,居然这两个库还支持Server的开发,太方便了。
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相比于Java的HTTPServer开发基本上都是使用Spring或者Springboot框架,总是要配置各种配置类,各种 handle 对象。Golang的Server开发显得非常简单,就是因为特别简单,或者说没有形成特别统一的规范或者框架,我发现了很多实现方式,HTTP协议基于还是 net/http 和 fasthttp ,但是 handle 语法就多种多样了。
先复习一下: Golang语言HTTP客户端实践 、 Golang fasthttp实践 。
在Golang语言方面,实现某个功能的库可能会比较多,有机会还是要多跟同行交流,指不定就发现了更好用的库。下面我分享我学到的六种Server开发的实现Demo。
基于 net/http 实现,这是一种比较基础的,对于接口和 handle 映射关系处理并不优雅,不推荐使用。
第二种也是基于 net/http ,这种编写语法可以很好地解决第一种的问题,handle和path有了类似配置的语法,可读性提高了很多。
第三个基于 net/http 和 github.com/labstack/echo ,后者主要提供了 Echo 对象用来处理各类配置包括接口和handle映射,功能很丰富,可读性最佳。
第四种依然基于 net/http 实现,引入了 github.com/gin-gonic/gin 的路由,看起来接口和 handle 映射关系比较明晰了。
第五种基于 fasthttp 开发,使用都是 fasthttp 提供的API,可读性尚可,handle配置倒是更像Java了。
第六种依然基于 fasthttp ,用到了 github.com/buaazp/fasthttprouter ,有点奇怪两个居然不在一个GitHub仓库里。使用语法跟第三种方式有点类似,比较有条理,有利于阅读。
我们可以看到 gorilla/websocket中的examples中有一个聊天室的demo。
我们进入该项目可以看到里面有这样的一些内容
按照官方的运行方式来运行这个项目
在浏览器中打开8080端口,可以看到该项目可以被成功运行了。
就是这样一个简单的demo。
然后我们去看一下它的具体实现。
在这个项目中首先定义了一个hub的结构体:
这个结构体中,clients代表所有已经注册的用户,broadcast管道会存储客户端发送来的信息。 register是一个*Client类型的管道,用于存储新注册的用户,unregister管道反之。
我们打开main.go,main函数的源码为:
在这里首先会新开一个goroutine,去跑hub的run方法,run方法中一个死循环,不停地去轮询hub中的内容
如果取到了新用户,就加入到clients中,如果取到了信息,就循环所有的client,将信息写到client.send中。
我们看到在请求路径为根的时候,它会请求一个函数,而这个函数就是将home.html发送到客户端。
而在请求路径为“/ws”的时候,他会执行一个serveWS的函数。
每当一个新的用户进来之后,首先将连接升级为长连接,然后将当前的client写到register中,由hub.run函数去做处理。然后开启两个goroutine,一个去读client中发送来的数据,一个将数据写入到所有的client中,去发送给用户。
这就是整个聊天室的实现原理。
在go http每一次go serve(l)都会构建Request数据结构。在大量数据请求或高并发的场景中,频繁创建销毁对象,会导致GC压力。解决办法之一就是使用对象复用技术。在http协议层之下,使用对象复用技术创建Request数据结构。在http协议层之上,可以使用对象复用技术创建(w,*r,ctx)数据结构。这样即可以回快TCP层读包之后的解析速度,也可也加快请求处理的速度。
先上一个测试:
结论是这样的:
貌似使用池化,性能弱爆了???这似乎与net/http使用sync.pool池化Request来优化性能的选择相违背。这同时也说明了一个问题,好的东西,如果滥用反而造成了性能成倍的下降。在看过pool原理之后,结合实例,将给出正确的使用方法,并给出预期的效果。
sync.Pool是一个 协程安全 的 临时对象池 。数据结构如下:
local 成员的真实类型是一个 poolLocal 数组,localSize 是数组长度。这涉及到Pool实现,pool为每个P分配了一个对象,P数量设置为runtime.GOMAXPROCS(0)。在并发读写时,goroutine绑定的P有对象,先用自己的,没有去偷其它P的。go语言将数据分散在了各个真正运行的P中,降低了锁竞争,提高了并发能力。
不要习惯性地误认为New是一个关键字,这里的New是Pool的一个字段,也是一个闭包名称。其API:
如果不指定New字段,对象池为空时会返回nil,而不是一个新构建的对象。Get()到的对象是随机的。
原生sync.Pool的问题是,Pool中的对象会被GC清理掉,这使得sync.Pool只适合做简单地对象池,不适合作连接池。
pool创建时不能指定大小,没有数量限制。pool中对象会被GC清掉,只存在于两次GC之间。实现是pool的init方法注册了一个poolCleanup()函数,这个方法在GC之前执行,清空pool中的所有缓存对象。
为使多协程使用同一个POOL。最基本的想法就是每个协程,加锁去操作共享的POOL,这显然是低效的。而进一步改进,类似于ConcurrentHashMap(JDK7)的分Segment,提高其并发性可以一定程度性缓解。
注意到pool中的对象是无差异性的,加锁或者分段加锁都不是较好的做法。go的做法是为每一个绑定协程的P都分配一个子池。每个子池又分为私有池和共享列表。共享列表是分别存放在各个P之上的共享区域,而不是各个P共享的一块内存。协程拿自己P里的子池对象不需要加锁,拿共享列表中的就需要加锁了。
Get对象过程:
Put过程:
如何解决Get最坏情况遍历所有P才获取得对象呢:
方法1止前sync.pool并没有这样的设置。方法2由于goroutine被分配到哪个P由调度器调度不可控,无法确保其平衡。
由于不可控的GC导致生命周期过短,且池大小不可控,因而不适合作连接池。仅适用于增加对象重用机率,减少GC负担。2
执行结果:
单线程情况下,遍历其它无元素的P,长时间加锁性能低下。启用协程改善。
结果:
测试场景在goroutines远大于GOMAXPROCS情况下,与非池化性能差异巨大。
测试结果
可以看到同样使用*sync.pool,较大池大小的命中率较高,性能远高于空池。
结论:pool在一定的使用条件下提高并发性能,条件1是协程数远大于GOMAXPROCS,条件2是池中对象远大于GOMAXPROCS。归结成一个原因就是使对象在各个P中均匀分布。
池pool和缓存cache的区别。池的意思是,池内对象是可以互换的,不关心具体值,甚至不需要区分是新建的还是从池中拿出的。缓存指的是KV映射,缓存里的值互不相同,清除机制更为复杂。缓存清除算法如LRU、LIRS缓存算法。
池空间回收的几种方式。一些是GC前回收,一些是基于时钟或弱引用回收。最终确定在GC时回收Pool内对象,即不回避GC。用java的GC解释弱引用。GC的四种引用:强引用、弱引用、软引用、虚引用。虚引用即没有引用,弱引用GC但有空间则保留,软引用GC即清除。ThreadLocal的值为弱引用的例子。
regexp 包为了保证并发时使用同一个正则,而维护了一组状态机。
fmt包做字串拼接,从sync.pool拿[]byte对象。避免频繁构建再GC效率高很多。
网关=反向代理+负载均衡+各种策略,技术实现也有多种多样,有基于 nginx 使用 lua 的实现,比如 openresty、kong;也有基于 zuul 的通用网关;还有就是 golang 的网关,比如 tyk。
这篇文章主要是讲如何基于 golang 实现一个简单的网关。
转自: troy.wang/docs/golang/posts/golang-gateway/
整理:go语言钟文文档:
启动两个后端 web 服务(代码)
这里使用命令行工具进行测试
具体代码
直接使用基础库 httputil 提供的NewSingleHostReverseProxy即可,返回的reverseProxy对象实现了serveHttp方法,因此可以直接作为 handler。
具体代码
director中定义回调函数,入参为*http.Request,决定如何构造向后端的请求,比如 host 是否向后传递,是否进行 url 重写,对于 header 的处理,后端 target 的选择等,都可以在这里完成。
director在这里具体做了:
modifyResponse中定义回调函数,入参为*http.Response,用于修改响应的信息,比如响应的 Body,响应的 Header 等信息。
最终依旧是返回一个ReverseProxy,然后将这个对象作为 handler 传入即可。
参考 2.2 中的NewSingleHostReverseProxy,只需要实现一个类似的、支持多 targets 的方法即可,具体实现见后面。
作为一个网关服务,在上面 2.3 的基础上,需要支持必要的负载均衡策略,比如:
随便 random 一个整数作为索引,然后取对应的地址即可,实现比较简单。
具体代码
使用curIndex进行累加计数,一旦超过 rss 数组的长度,则重置。
具体代码
轮询带权重,如果使用计数递减的方式,如果权重是5,1,1那么后端 rs 依次为a,a,a,a,a,b,c,a,a,a,a…,其中 a 后端会瞬间压力过大;参考 nginx 内部的加权轮询,或者应该称之为平滑加权轮询,思路是:
后端真实节点包含三个权重:
操作步骤:
具体代码
一致性 hash 算法,主要是用于分布式 cache 热点/命中问题;这里用于基于某 key 的 hash 值,路由到固定后端,但是只能是基本满足流量绑定,一旦后端目标节点故障,会自动平移到环上最近的那么个节点。
实现:
具体代码
每一种不同的负载均衡算法,只需要实现添加以及获取的接口即可。
然后使用工厂方法,根据传入的参数,决定使用哪种负载均衡策略。
具体代码
作为网关,中间件必不可少,这类包括请求响应的模式,一般称作洋葱模式,每一层都是中间件,一层层进去,然后一层层出来。
中间件的实现一般有两种,一种是使用数组,然后配合 index 计数;一种是链式调用。
具体代码
可以的。
安装步骤如下:1、双击我们下载好的Go语言开发包,即可启动安装程序。
2、在winserver系统下Go语言开发包会默认安装到C盘的Go目录下。也可以选择其他的安装目录,确认无误后点击“Next”。
3、Go语言开发包的安装没有其他需要设置的选项,点击“Install”即可开始安装。
Go语言是Google公司在2007开发一种静态强类型、编译型语言,并在2009年正式对外发布。Go语言以其近C的执行性能和近解析型语言的开发效率,以及近乎于完美的编译速度,已经风靡全球。