构建事件驱动的实时音视频流处理系统：设计与实现详解

​ ​ 事件驱动是基本概念，这里不做赘述，参见上篇文章 事件驱动架构。

一、事件驱动

​ ​ 事件驱动是一种编程范式或系统设计模式，其核心思想是：程序的执行流程由外部事件（如用户操作、消息、传感器信号等）触发，而非传统的顺序执行。在这种模式下，程序会监听并响应各种事件，每个事件会触发相应的处理函数（回调函数）。

• 异步性：事件的发生和处理通常是异步的，程序不会阻塞等待事件，而是继续执行其他任务。
• 事件循环：通过一个事件循环不断监听事件队列，当事件发生时，调用对应的回调函数。
• 解耦：事件的产生者和处理者相互独立，通过事件机制通信，降低模块间的耦合度。

二、Actor模型

Actor 的核心结构和工作流

Actor 模型是一种用于处理高并发计算的编程模型。它的核心思想是：万物皆 Actor，每个 Actor 之间通过异步消息进行通信，每个 Actor 独立处理自己的状态，没有共享内存。

图解说明：

1. 邮箱：每个 Actor 都有一个专属的消息队列（邮箱）。其他 Actor 发送的消息会先在此排队，等待被处理。这保证了消息的异步和有序传递。
2. 行为逻辑：这是 Actor 的“大脑”。它从邮箱中一次取出一个消息进行处理。这种单线程处理方式天然避免了锁的竞争。
3. 本地状态：Actor 可以拥有自己的私有数据（状态）。只有它自己能修改其状态，外部只能通过发送消息来请求其改变。这是实现“状态隔离”和“无共享”的关键。
4. 处理消息后，Actor 可以做出三种响应：
   • 发送消息：给其他 Actor（如 ActorB）或自己发送新消息。
   • 创建新 Actor：动态创建更多的 Actor 来分担工作。
   • 改变自身行为：为处理下一条消息准备不同的逻辑（成为有限状态机）。

Actor模型和传统线程模型对比

Actor模型:

状态存储：私有状态。每个 Actor 独占自己的数据，绝不共享。
通信方式：通过异步消息进行显式通信，发送即忘，无需等待。
并发问题：天然规避了锁和死锁问题，因为状态内部是串行修改的。
扩展性：高度可扩展。Actor 是轻量级实体（非线程），可以创建数百万个，并可在集群中透明分布。

传统线程模型

状态存储：共享内存。多个线程可访问和修改同一数据。
通信方式：通过共享变量进行隐式通信，需要复杂的同步机制（锁、信号量）。
并发问题：极易产生竞态条件、死锁等问题，调试困难。
扩展性：受限于共享资源的竞争，扩展性有瓶颈。

总结：Actor 模型通过消息传递和状态隔离，将复杂的并发问题分解为简单的、独立运行的组件，从而优雅地解决了传统并发编程中的诸多难题

三、Reactor模式

3.1事件驱动模式对比

Reactor模式的核心是事件驱动，它通过一个或多个线程来监听和分发事件，然后将事件处理交给相应的处理器。根据Reactor的数量和线程池的使用情况，可以分为以下三种模型：单Reactor单线程模型、单Reactor多线程模型、主从Reactor多线程模型

传统阻塞I/O模型 (每个连接一个线程)

Reactor事件驱动模型 (少量线程处理大量连接)

3.2 核心组件关系图

3.3 事件循环流程

3.4 Reactor三种模型

图例说明

1. Reactor：事件分发中心，负责监听和分发事件。
2. Event Demultiplexer：同步事件分离器，底层使用I/O多路复用技术（如select、poll、epoll、kqueue）等待事件发生。
3. Event Dispatcher：事件分发器，将就绪的事件分发给对应的事件处理器。
4. Acceptor：处理连接事件，接受新连接并创建对应的Handler，注册到Reactor（或SubReactor）中。
5. Handler：处理非连接事件，如读、写事件。通常将耗时的业务处理交给线程池。
6. Worker Thread Pool：工作线程池，处理业务逻辑，避免阻塞Reactor线程。

3.4.1单Reactor单线程模型

所有操作都在一个线程内完成，包括I/O和业务处理。

3.4.2.单Reactor多线程模型

Reactor线程只处理I/O，业务处理交给线程池。

3.4.3.主从Reactor多线程模型

Reactor模式通过事件驱动和异步处理，实现了高并发服务器架构。不同的线程模型可以根据实际场景进行选择，以达到最佳性能。

四、实时音视频服务设计与实现

仅以视频业务做讲解，图片业务类似