1: 基于MPSC的无锁并发模型

功能描述:

协议在架构层面遵循了Actor模型的核心思想，通过tokio::sync::mpsc（多生产者，单消费者）通道进行任务间的异步消息传递，彻底避免了对共享状态的锁定（如Mutex）。这套无锁并发模型是协议实现高性能、高并发处理能力的关键。

实现位置:

这是一个贯穿整个项目的架构模式，其核心组件包括：

src/socket/handle.rs: 用户API句柄 (TransportReliableUdpSocket, Stream)，作为消息的生产者。
src/socket/event_loop.rs: 中央SocketEventLoop任务，作为网络事件和用户命令的消费者。
src/socket/transport/sender.rs: 独立的transport_sender_task，作为发送命令的消费者。
src/core/endpoint.rs: 每个连接的Endpoint任务，作为网络帧和流命令的消费者。

1. 核心Actor与任务划分

系统被划分为几个独立的、由tokio::spawn运行的异步任务，实现了清晰的读写路径分离：

SocketEventLoop (主接收与路由任务): 这是系统的“大脑”。它拥有底层Transport的接收权，在一个select!循环中统一处理所有事件：
- 网络事件: 从Transport接收UDP数据报，解码成Frame后，交由FrameRouter根据连接ID（CID）智能地路由给对应的Endpoint任务。
- API命令: 接收来自用户API（如connect）的命令，并执行相应的操作（如创建新的Endpoint任务）。
- 内部命令: 接收来自Endpoint的内部通知（如连接关闭）。
transport_sender_task (批量发送任务): 这是唯一一个有权向底层Transport写入数据的任务。所有Endpoint任务需要发送数据时，都会将待发送的FrameBatch通过一个全局MPSC通道发送给它。transport_sender_task会批量聚合这些请求，在一次系统调用中完成发送，以优化性能。
Endpoint任务 (每个连接一个任务): 每个独立的连接都由一个专属的Endpoint任务管理。这个任务拥有该连接的所有状态（ReliabilityLayer、拥塞状态等），它消费来自SocketEventLoop（网络帧）和用户Stream句柄（用户数据）的消息，在内部驱动协议状态机，并将产生的待发数据提交给transport_sender_task。

2. 消息流图

graph TD
    subgraph "用户空间"
        U(用户应用) -- "write()" --> S(Stream Handle)
        S -- "read()" --> U
    end

    subgraph "协议栈Actor模型 (Tokio Tasks)"
        subgraph "SocketEventLoop (1个)"
            direction TB
            RECV_LOOP["Transport::recv_frames()"] --> ROUTER{"FrameRouter"}
            ROUTER -- "mpsc::send(Frame)" --> E_LOGIC
        end
        
        subgraph "Endpoint 任务 (N个)"
            direction LR
            E_LOGIC[协议逻辑]
        end
        
        subgraph "TransportSender (1个)"
            direction TB
            SEND_TASK[批量发送循环] --> TRANSPORT_SEND["Transport::send_frames()"]
        end

        S -- "mpsc::send(StreamCommand)" --> E_LOGIC
        E_LOGIC -- "mpsc::send(FrameBatch)" --> SEND_TASK
        E_LOGIC -- "mpsc::send(Bytes)" --> S
    end
    
    subgraph "物理层"
        UDP_SOCKET[物理UDP套接字]
    end

    TRANSPORT_SEND --> UDP_SOCKET
    UDP_SOCKET --> RECV_LOOP

    style U fill:#333,color:#fff
    style S fill:#333,color:#fff
    style UDP_SOCKET fill:#333,color:#fff

数据写入 (Write Path): User App -> Stream::write() -> mpsc::send -> Endpoint任务 -> mpsc::send(FrameBatch) -> transport_sender_task -> Transport -> UdpSocket。
数据读取 (Read Path): UdpSocket -> Transport -> SocketEventLoop -> FrameRouter -> mpsc::send(Frame) -> Endpoint任务 -> mpsc::send(Bytes) -> Stream::read() -> User App。

3. 无锁的优势

性能: 避免了锁的开销，尤其是在高争用情况下的上下文切换和系统调用。
无死锁: 由于不存在锁，从根本上消除了死锁的可能性。
代码清晰: 每个任务拥有自己私有的状态（Stateful Actor），逻辑边界清晰，易于理解和推理，极大地降低了并发编程的复杂性。
读写分离: 将I/O的读写操作分离到不同的任务中，避免了相互干扰，进一步提升了吞吐量和响应性。

Keyboard shortcuts

kestrel-protocol

1: 基于MPSC的无锁并发模型

1. 核心Actor与任务划分

2. 消息流图

3. 无锁的优势