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          實現java UDP Server --2008農歷新年第一貼(原創)

          一、UDP Server
          項目的需要,需要利用java實現一個udp server,主要的功能是偵聽來自客戶端的udp請求,客戶請求可能是大并發量的,對于每個請求Server端的處理很簡單,處理每個請求的時間大約在1ms左右,但是Server端需要維護一個對立于請求的全局變量Cache,項目本身已經采用Mina架構(http://mina.apache.org/),我要開發的Server作為整個項目的一個模塊,由于之前沒有開發UDP Server,受TCP Server的影響,很自然的想利用多線程來實現,對于每個客戶請求,新建一個線程來處理相應的邏輯,在實現的過程中,利用Mina的Thread Model,實現了一個多線程的UDP Server,但是由于要維護一個全局Cache,需要在各線程之間同步,加之處理請求的時間很短,很快就發現在此利用多線程,并不能提高性能,于是決定采用單線程來實現,在動手之前,還是發現有兩種方案來實現單線程UDP Server:
          1) 采用JDK的DatagramSocket和DatagramPacket來實現
          public class UDPServerUseJDK extends Thread{
              /**
               * Constructor
               * @param port port used to listen incoming connection
               * @throws SocketException error to consturct a DatagramSocket with this port
               */
              public MediatorServerUseJDK(int port) throws SocketException{
                  this("MediatorServerThread", port);
              }
              
              /**
               * Constructor
               * @param name the thread name
               * @param port port used to listen incoming connection
               * @throws SocketException error to consturct a DatagramSocket with this port
               */
              public MediatorServerUseJDK(String name, int port) throws SocketException{
                  super(name);
                  socket = new DatagramSocket(port);
                  System.out.println("Mediator server started on JDK model...");
                  System.out.println("Socket buffer size: " + socket.getReceiveBufferSize());
              }
              
              public void run(){
                  long startTime = 0;
                  while(true){
                      try {
                          buf = new byte[1024];
                          // receive request
                          packet = new DatagramPacket(buf, buf.length);
                          socket.receive(packet);
                          .........
                      }catch (IOException e) {
                      .........
                      }
                  }
              }

          2) 采用Mina的DatagramAcceptor來實現,在創建Exector的時候,只傳遞單個線程
          public class MediatorServerUseMina {
              private DatagramAcceptor acceptor;

              public MediatorServerUseMina() {

              }

              public void startListener(InetSocketAddress address, IoHandler handler) {
                  // create an acceptor with a single thread
                  this.acceptor = new DatagramAcceptor(Executors.newSingleThreadExecutor());
                  // configure the thread models
                  DatagramAcceptorConfig acceptorConfig = acceptor.getDefaultConfig();
                  acceptorConfig.setThreadModel(ThreadModel.MANUAL);
                  // set the acceptor to reuse the address
                  acceptorConfig.getSessionConfig().setReuseAddress(true);
                  // add io filters
                  DefaultIoFilterChainBuilder filterChainBuilder = acceptor.getFilterChain();
                  // add CPU-bound job first,
                  filterChainBuilder.addLast("codec", new ProtocolCodecFilter(new StringCodecFactory()));
                  try {
                      // bind
                      acceptor.bind(address, handler);
                      System.out.println("Mediator Server started on mina model...");
                      System.out.println("Socket buffer size: " + acceptorConfig.getSessionConfig().getReceiveBufferSize());
                  } catch (IOException e) {
                      System.err.println("Error starting component listener on port(UDP) " + address.getPort() + ": "
                              + e.getMessage());
                  }
              }
          }
          二、Performance Test
          為了測試兩個Server的性能,寫了個簡單的測試客戶端
          import java.io.IOException;
          import java.net.DatagramPacket;
          import java.net.DatagramSocket;
          import java.net.InetAddress;
          import java.net.SocketException;
          import java.net.UnknownHostException;

          /**
           * @author Herry Hong
           *
           */

          public class PerformanceTest {
              /** Number of threads to be created */
              static final int THREADS = 100;
              /** Packets to be sent per thread */
              static final int PACKETS = 500;
              /** The interval of two packets been sent for each thread */
              private static final int INTERVAL = 80;
              private static final String DATA = "5a76d93cb435fc54eba0b97156fe38f432a4e1da3a87cce8a222644466ed1317";

              private class Sender implements Runnable {
                  private InetAddress address = null;
                  private DatagramSocket socket = null;
                  private String msg = null;
                  private String name = null;
                  private int packet_sent = 0;

                  public Sender(String addr, String msg, String name) throws SocketException,
                          UnknownHostException {
                      this.address = InetAddress.getByName(addr);
                      this.socket = new DatagramSocket();
                      this.msg = msg;
                      this.name = name;
                  }

                  @Override
                  public void run() {
                      // send request
                      byte[] buf = msg.getBytes();
                      DatagramPacket packet = new DatagramPacket(buf, buf.length,
                              address, 8000);
                      try {
                          for (int i = 0; i < PerformanceTest.PACKETS; i++) {
                              socket.send(packet);
                              packet_sent++;
                              Thread.sleep(INTERVAL);
                          }
                      } catch (IOException e) {
                          e.printStackTrace();
                      } catch (InterruptedException e) {
                          e.printStackTrace();
                      }
                      //System.out.println("Thread " + name + " sends " + packet_sent + " packets.");
                      //System.out.println("Thread " + name + " end!");
                  }
              }

              /**
               * @param args
               */
              public static void main(String[] args) {
                  if (args.length != 1) {
                      System.out.println("Usage: java PerformanceTest <hostname>");
                      return;
                  }
                  String msg;
                  for (int i = 0; i < THREADS; i++) {
                      if(i % 2 == 0){
                          msg = i + "_" + (i+1) + ""r"n" + (i+1) + "_" + i + ""r"n" + DATA;
                      }else{
                          msg = i + "_" + (i-1) + ""r"n" + (i-1) + "_" + i + ""r"n" + DATA;
                      }
                      try {
                          new Thread(new PerformanceTest().new Sender(args[0], msg, "" + i)).start();
                      } catch (SocketException e) {
                          e.printStackTrace();
                      } catch (UnknownHostException e) {
                          e.printStackTrace();
                      }
                  }
              }
          }
          三、測試結果
          測試環境:
          Server:AMD Athlon(tm) 64 X2 Dual Core Processor 4000+,1G memory
          Client:AMD Athlon(tm) 64 X2 Dual Core Processor 4000+,1G memory
          在測試的過程中,當INTERVAL設置的太小時,服務器端會出現丟包現象,INTERVAL越小,丟包越嚴重,為了提高Server的性能,特將Socket的ReceiveBufferSize設置成默認大小的兩倍,
          對于JDK實現:
              public MediatorServerUseJDK(String name, int port) throws SocketException{
                  super(name);
                  socket = new DatagramSocket(port);
                  // set the receive buffer size to double default size
                  socket.setReceiveBufferSize(socket.getReceiveBufferSize() * 2);
                  System.out.println("Mediator server started on JDK model...");
                  System.out.println("Socket buffer size: " + socket.getReceiveBufferSize());
              }
          對于Mina實現:
                  DatagramAcceptorConfig acceptorConfig = acceptor.getDefaultConfig();
                  acceptorConfig.setThreadModel(ThreadModel.MANUAL);
                  // set the acceptor to reuse the address
                  acceptorConfig.getSessionConfig().setReuseAddress(true);
                  // set the receive buffer size to double default size
                  int recBufferSize = acceptorConfig.getSessionConfig().getReceiveBufferSize();
                  acceptorConfig.getSessionConfig().setReceiveBufferSize(recBufferSize * 2);
          此時,相同的INTERVAL,丟包現象明顯減少。
          接下來,再測試不同實現的性能差異:
          UDP server started on JDK model...
          Socket buffer size: 110592
          INTERVAL = 100ms,沒有出現丟包,
          Process time: 49988
          Process time: 49982
          Process time: 49984
          Process time: 49986
          Process time: 49984
          INTERVAL = 80ms,仍然沒有丟包,不管Server是不是初次啟動
          Process time: 40006
          Process time: 40004
          Process time: 40003
          Process time: 40005
          Process time: 40013
          UDP Server started on mina model...
          Socket buffer size: 110592
          INTERVAL = 80ms,Server初次啟動時,經常會出現丟包,當第一次(指服務器初次啟動時)沒有丟包時,隨后基本不丟包,
          Process time: 39973
          Process time: 40006
          Process time: 40007
          Process time: 40008
          Process time: 40008
          INTERVAL = 100ms,沒有出現丟包
          Process time: 49958
          Process time: 49985
          Process time: 49983
          Process time: 49988
          四、結論
          在該要求下,采用JDK和Mina實現性能相當,但是在Server初次啟動時JDK實現基本不會出現丟包,而Mina實現則在Server初次啟動時經常出現丟包現象,在經歷第一次測試后,兩種實現處理時間相近,請求并發量大概為每ms一個請求時,服務器不會出現丟包。

          posted on 2008-02-15 16:19 honzeland 閱讀(7872) 評論(4)  編輯  收藏 所屬分類: Java

          評論

          # re: 實現java UDP Server --2008農歷新年第一貼(原創) 2008-04-24 10:19 yoson

          你用的Mina什么版本?Mina2.0-M1中能this.acceptor = new DatagramAcceptor(Executors.newSingleThreadExecutor());
          這樣初始化嗎?  回復  更多評論   

          # re: 實現java UDP Server --2008農歷新年第一貼(原創) 2008-04-29 11:50 honzeland

          我的mina是1.1.5,2中就不知道了。呵呵,可以查看一下它的官方文檔  回復  更多評論   

          # re: 實現java UDP Server --2008農歷新年第一貼(原創) 2008-09-14 16:11 hankesi2000

          我在用1.1.7做測試時,也遇到了mina啟動時經常丟包的情況,而且客戶端如果使用IO方式的UDP則丟包率會比使用MINA的UDP丟包率少。估計mina的UDP客戶端在啟動時也不穩定。  回復  更多評論   

          # re: 實現java UDP Server --2008農歷新年第一貼(原創)[未登錄] 2011-11-01 15:27

          非常感謝你的分享 給我的幫助很大很大  回復  更多評論   

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