3万字 | 34 图 | Netty | 内核角度看IO模型

大家好，我是悟空呀。

今天我们从内核角度来聊下 Netty 的 IO 模型。这篇很长，建议收藏起来慢慢看~

我们都知道Netty是一个高性能异步事件驱动的网络框架。它的设计异常优雅简洁，扩展性高，稳定性强。拥有非常详细完整的用户文档。

同时内置了很多非常有用的模块基本上做到了开箱即用，用户只需要编写短短几行代码，就可以快速构建出一个具有高吞吐，低延时，更少的资源消耗，高性能（非必要的内存拷贝最小化）等特征的高并发网络应用程序。

本文我们来探讨下支持Netty具有高吞吐，低延时特征的基石----netty的网络IO模型。

由Netty的网络IO模型开始，我们来正式揭开本系列Netty源码解析的序幕。

网络包接收流程

• 当 网络数据帧通过网络传输到达网卡时，网卡会将网络数据帧通过 DMA的方式放到 环形缓冲区RingBuffer中。

RingBuffer是网卡在启动的时候分配和初始化的环形缓冲队列。当RingBuffer满的时候，新来的数据包就会被丢弃。我们可以通过ifconfig命令查看网卡收发数据包的情况。其中overruns数据项表示当RingBuffer满时，被丢弃的数据包。如果发现出现丢包情况，可以通过ethtool命令来增大RingBuffer长度。

• 当 DMA操作完成时，网卡会向CPU发起一个 硬中断，告诉 CPU有网络数据到达。CPU调用网卡驱动注册的 硬中断响应程序。网卡硬中断响应程序会为网络数据帧创建内核数据结构 sk_buffer，并将网络数据帧 拷贝到 sk_buffer中。然后发起 软中断请求，通知 内核有新的网络数据帧到达。

sk_buff缓冲区，是一个维护网络帧结构的双向链表，链表中的每一个元素都是一个网络帧。虽然 TCP/IP 协议栈分了好几层，但上下不同层之间的传递，实际上只需要操作这个数据结构中的指针，而无需进行数据复制。

• 内核线程 ksoftirqd发现有软中断请求到来，随后调用网卡驱动注册的 poll函数， poll函数将 sk_buffer中的 网络数据包送到内核协议栈中注册的 ip_rcv函数