Proactor：真正异步I/O与Reactor的本质区别及Linux下的现实落差

Reactor本质上是”非阻塞同步”网络模型——虽然I/O多路复用解决了”阻塞在哪个连接上等待”的问题，但真正的read和send操作依然是由用户进程自己同步执行的，用一句话概括Reactor的运作方式就是”来了事件我（Reactor）通知你（业务代码），你自己去处理”。如果把I/O操作本身也改成异步，让操作系统内核而不是用户进程去真正执行read/send，理论上能进一步提升性能，这就是异步网络模型Proactor（这个名字翻译成”前摄器”不好理解，不如按proactive”主动的”这层含义理解为”主动器”更贴切）。Proactor和Reactor的本质区别可以概括为：Reactor是”来了事件我通知你，你来处理”，Proactor是”来了事件我（操作系统内核）来处理，处理完了我通知你”——这里的”我”从Reactor模式里的框架代码，变成了操作系统内核本身，”事件”依然是新连接、数据可读、数据可写这类I/O事件，”你”是业务代码。具体流程是：Proactor Initiator负责创建Proactor和Handler，并通过Asynchronous Operation Processor把它们注册到内核；Asynchronous Operation Processor负责真正执行I/O操作，操作完成后通知Proactor；Proactor根据不同事件类型回调对应的Handler，Handler这时候拿到的已经是处理完I/O之后的结果，只需要专注业务逻辑，业务处理过程中Handler也可以继续向内核注册新的Handler。理论上Proactor效率应该比Reactor更高，因为真正的异步I/O能利用DMA特性，让I/O操作和CPU计算重叠进行，但真正实现异步I/O需要操作系统底层做大量工作——目前只有Windows通过IOCP真正实现了完整的异步I/O，Linux下的AIO机制并不完善，因此Linux下做高并发网络编程时依然以Reactor模式为主流，即便像Boost.Asio这样号称实现了Proactor模型的库，实际上也是在Windows下用IOCP、在Linux下用Reactor模式（基于epoll）去模拟出一个”看起来异步”的效果，并非Linux下真正意义上的异步I/O。