热门标签 | HotTags
当前位置:  开发笔记 > 运维 > 正文

Nodejslibuv运行原理详解

在本篇文章里小编给大家整理的是关于Nodejslibuv运行原理以及相关知识点,有需要的朋友们可以学习下。

前言

这应该是Nodejs的运行原理的第7篇分享,这篇过后,短时间内不会再分享Nodejs的运行原理,会停更一段时间,PS:不是不更,而是会开挖新的坑,最近有在研究RPG Maker MV,区块链,云计算,可能会更新一些相关文章,或者相关教学。

回到正题,异步编程的难点在于请求与响应不是按顺序发生的。以http server 为例,异步编程赋予了server 高并发的品质,而且他可以以很小的资源代价,不断地接受和处理请求。但是快速处理请求不表示快速地返回请求=>高并发不等同于快速反馈。

在Nodejs中,libuv则为异步编程的实现提供了可能。libuv为builtin modules 提供了API,这些API用来支撑请求和数据的返回的异步处理方式。

这一篇分享,我们主要讨论libuv的运行原理,从两个角度出发:

1) libuv的架构

2) 案例,从细节的角度看libuv是如何对待不同I/O请求,按照不同的方式来完成异步请求和数据返回的。

Libuv的架构

从左往右可分为两部分,Network I/O的相关请求,另一部分File I/O,DNS Ops和User Code组成。

上图展示了libuv细节的流程,图中代码很简单,包括2个部分:

1. server.listen()是用来创建TCP server时,通常放在最后一步执行的代码。主要指定服务器工作的端口以及回调函数。

2. fs.open()是用异步的方式打开一个文件。

选择两个示例很简单,因为libuv架构图可视:libuv对 Network I/O和 File I/O采用不同的机制。

上图右半部分,主要分成两个部分:

1. 主线程:主线程也是node启动时执行的现成。node启动时,会完成一系列的初始化动作,启动V8 engine,进入下一个循环。

2. 线程池:线程池的数量可以通过环境变量UV_THREADPOOL_SIZE配置,最大不超过128个,默认为4个。

Network I/O

V8 engine执行从server.listen() 开始,调用builtin module Tcp_wrap 的过程。

在创建TCP链接的过程中,libuv直接参与Tcp_wrap.cc函数中的 TCPWrap::listen() 调用uv_listen()开始到执行uv_io_start()结束。看起来很短暂的过程,其实是类似linux kernel的中断处理机制。

uv_io_start()负载将handle插入到处理的water queue中。这样的好处是请求能够立即得到处理。中断处理机制里面的下半部分与数据处理操作相似,交由主线程去完成处理。

代码逻辑很简单,查看loop中是否包含handle,如果有遍历default loop。

File I/O

这里我们研究一下 File I/O。

同Network I/O一样,我们的应用所依赖的fs模块,后面有一个builtin module Node_file.cc作为支撑。 Node_file.cc包含了各种我们常用的文件操作的接口,例如open, read, write, chmod,chown等。但同时,它们都支持异步模式。 我们通过Node_file.cc中的Open()函数来研究一下具体的实现细节。

如果你用类似source insight之类的代码阅读工具跟踪一下代码调用顺序,会很容易发现对于异步模式,Open()函数会在一系列辅助操作之后,进入函数uv_fs_open(),并且传入了一个FSReqWrap的对象。

FSReqWrap(),从名字可以看得出来,这是一个wrap,且是与FS相关的请求。也就是说,它基于某一个现成的机制来实现与FS相关的请求操作。这个现成的机制就是ReqWrap。好吧,它也是个wrap。乘你还没疯的时候,看一下图6吧。这里完整展示了FSReqWrap类继承关系。

除了FSReqWrap,还有其它Wrap,例如PipeConnectWrap,TCPConnectWrap等等。每个Wrap均为一种请求类型服务。 但是这些wrap,都是node自身的行为,而与libuv相关的是什么呢?上图中表示出了FSReqWrap关键的数据结构 uv_fs_s req__。

让我们把目光回到uv_fs_open()。在调用这个函数时, req__作为其一个重要的参数被传递进去。而在uv_fs_open()内部,req__则被添加到work queue的末尾中去。图3 thread pool中的thread会去领取这些request进行处理。 每个request很像一个粘贴板,它将event loop, work queue,每个请求的处理函数(work()),以及请求结束处理函数(done())绑定在一起。绑定的操作在uv__work_submit()中完成。 例如对于这里的req__,绑定在它身上的work()为uv__fs_work(), done()为uv__fs_done()。

这里有一个比较有意思的问题值得额外看一下。我们的thread pool是在什么时候建立的呢?

答案是:在第一次异步调用uv__work_submit()时。

每个thead的入口函数是 Threadpool.c中的worker()。工作逻辑比较简单,依次取出work queue中的请求,执行绑定在该请求上的work()函数。 前面我们提到的绑定在请求上的done()函数在哪里执行呢?这也是一个比较有意思的操作。libuv通过uv_async_send()通知event loop去执行相应的callback函数,也即我们绑定在request上的done()函数。uv__work_done()用于完成这样的操作。

uv_async_send()与主线程之间通过PIPE通信。

我在这一小节以一个FSReqWrap以及Open()函数为例,描述了libuv处理这种File I/O请求时所涉及的各种操作:

建立thread pool(只建立一次) 在每个请求req__上绑定与其相关的event loop, work queue, work(), done() thread worker()用来处理work queue里面的每个请求,并执行work() 通过uv_async_send()通知event loop执行done()

以上就是关于本次相关的知识点内容,感谢大家对的支持。


推荐阅读
  • 本文详细介绍了在 Ubuntu 系统上搭建 Hadoop 集群时遇到的 SSH 密钥认证问题及其解决方案。通过本文,读者可以了解如何在多台虚拟机之间实现无密码 SSH 登录,从而顺利启动 Hadoop 集群。 ... [详细]
  • Python 数据可视化实战指南
    本文详细介绍如何使用 Python 进行数据可视化,涵盖从环境搭建到具体实例的全过程。 ... [详细]
  • Linux CentOS 7 安装PostgreSQL 9.5.17 (源码编译)
    近日需要将PostgreSQL数据库从Windows中迁移到Linux中,LinuxCentOS7安装PostgreSQL9.5.17安装过程特此记录。安装环境&#x ... [详细]
  • 在 Ubuntu 中遇到 Samba 服务器故障时,尝试卸载并重新安装 Samba 发现配置文件未重新生成。本文介绍了解决该问题的方法。 ... [详细]
  • 使用虚拟机配置服务器
    本文详细介绍了如何使用虚拟机配置服务器,包括购买云服务器的操作步骤、系统默认配置以及相关注意事项。通过这些步骤,您可以高效地配置和管理您的服务器。 ... [详细]
  • 如何在Linux服务器上配置MySQL和Tomcat的开机自动启动
    在Linux服务器上部署Web项目时,通常需要确保MySQL和Tomcat服务能够随系统启动而自动运行。本文将详细介绍如何在Linux环境中配置MySQL和Tomcat的开机自启动,以确保服务的稳定性和可靠性。通过合理的配置,可以有效避免因服务未启动而导致的项目故障。 ... [详细]
  • 您的数据库配置是否安全?DBSAT工具助您一臂之力!
    本文探讨了Oracle提供的免费工具DBSAT,该工具能够有效协助用户检测和优化数据库配置的安全性。通过全面的分析和报告,DBSAT帮助用户识别潜在的安全漏洞,并提供针对性的改进建议,确保数据库系统的稳定性和安全性。 ... [详细]
  • 字符串学习时间:1.5W(“W”周,下同)知识点checkliststrlen()函数的返回值是什么类型的?字 ... [详细]
  • 解决Parallels Desktop错误15265的方法
    本文详细介绍了在使用Parallels Desktop时遇到错误15265的多种解决方案,包括检查网络连接、关闭代理服务器和修改主机文件等步骤。 ... [详细]
  • 在2019中国国际智能产业博览会上,百度董事长兼CEO李彦宏强调,人工智能应务实推进其在各行业的应用。随后,在“ABC SUMMIT 2019百度云智峰会”上,百度展示了通过“云+AI”推动AI工业化和产业智能化的最新成果。 ... [详细]
  • 解决 Windows Server 2016 网络连接问题
    本文详细介绍了如何解决 Windows Server 2016 在使用无线网络 (WLAN) 和有线网络 (以太网) 时遇到的连接问题。包括添加必要的功能和安装正确的驱动程序。 ... [详细]
  • 本文详细介绍了MySQL数据库的基础语法与核心操作,涵盖从基础概念到具体应用的多个方面。首先,文章从基础知识入手,逐步深入到创建和修改数据表的操作。接着,详细讲解了如何进行数据的插入、更新与删除。在查询部分,不仅介绍了DISTINCT和LIMIT的使用方法,还探讨了排序、过滤和通配符的应用。此外,文章还涵盖了计算字段以及多种函数的使用,包括文本处理、日期和时间处理及数值处理等。通过这些内容,读者可以全面掌握MySQL数据库的核心操作技巧。 ... [详细]
  • 通过使用Sqoop导入工具,可以精确控制并高效地将表数据的特定子集导入到HDFS中。具体而言,可以通过在导入命令中添加WHERE子句来指定所需的数据范围,从而在数据库服务器上执行相应的SQL查询,并将查询结果高效地存储到HDFS中。这种方法不仅提高了数据导入的灵活性,还确保了数据的准确性和完整性。 ... [详细]
  • 本文深入解析了 Kubernetes 控制平面(特别是 API 服务器)与集群节点之间的通信机制,并对其通信路径进行了详细分类。旨在帮助用户更好地理解和定制其安装配置,从而增强网络安全性,确保集群的稳定运行。 ... [详细]
  • 本报告对2018年湘潭大学程序设计竞赛在牛客网上的时间数据进行了详细分析。通过统计参赛者在各个时间段的活跃情况,揭示了比赛期间的编程频率和时间分布特点。此外,报告还探讨了选手在准备过程中面临的挑战,如保持编程手感、学习逆向工程和PWN技术,以及熟悉Linux环境等。这些发现为未来的竞赛组织和培训提供了 valuable 的参考。 ... [详细]
author-avatar
袁怡松_779
这个家伙很懒,什么也没留下!
PHP1.CN | 中国最专业的PHP中文社区 | DevBox开发工具箱 | json解析格式化 |PHP资讯 | PHP教程 | 数据库技术 | 服务器技术 | 前端开发技术 | PHP框架 | 开发工具 | 在线工具
Copyright © 1998 - 2020 PHP1.CN. All Rights Reserved | 京公网安备 11010802041100号 | 京ICP备19059560号-4 | PHP1.CN 第一PHP社区 版权所有