[Day 29] Node 非同步知识统整

前言

今天会统整这 10 多天关於 Node 框架的探索内容。

正文

Node 的非同步, 本质是对 AIO 机制的活用, 其中 linux 使用的 AIO 机制是 epoll , windows 用的则是 IOCP。
Node 可以粗略分成
- JS 层 : 开发者撰写程序的地方
- C++层 : 负责连结 JS 层及 libuv 层
- libuv 层 : 利用 AIO 机制完成 schedule 和事件执行
Node 的起点是 C++ 层, 他会在设定完基本环境後, 向上调用 V8 运行 JS 层, 向下调用 uv_run() 运行 libuv 层
Node 在 JS 运行 IO 事件的本质是调用藉由 V8 分享的 C++ 层方法, 使用 IOCP / epoll 等方法注册事件。所以平常 Node 运行一段具有 IO 功能的程序码, 注册完就会继续往下一行运行了。
uv_run 在 Node 创建之初就会开始运行, 其会不断重复几个阶段 (以 IOCP 流程为主)
1. libuv 开始循环
2. timer stage : 检查 time heap 中有没有逾时的定时任务, 有就执行
3. pending stage : 检查 pending queue 中有没有任务, 有就依照类别执行特定处理与 callback function
4. polling stage : 利用 IOCP 抓取新发生的事件, 并且存入 pending queue
5. endgame stage : pending 做完的事件会被推进 endgame queue , 在 endgame 阶段关闭。
6. 回到 timer stage
time heap 是一个由 libuv 维护的最小树, 需要定期触发的任务会被注册到这里, timer stage 时取出结点, 藉由与当下时间比较有没有逾时, 来决定要不要执行其 callback。
IOCP 可以在发生已经注册的事件後把事件存到 IOCP queue , 同时提供方法使 user space 取得 IOCP queue 中的事件。
pending stage 处理抓到的事件时会根据不同的事件种类决定要做甚麽处理。
Node 的 threadpool 没任务时会闲置, 其目的是平行於 main thread 的完成 AIO 事件。
以下简述 Node 中如何利用 thread pool 完成 AIO 事件 (以 IOCP 流程为主)
1. C++ 层把 AIO 任务 (含 AIO 完成後的 callback) 放入 threadpool
2. threadpool 完成 AIO 任务中 AIO 的部分 ( AIO 结束後的 callback 不在 TP 中执行)
3. threadpool 触发 AIO 完成的事件
4. libuv 的 polling stage 抓取到 AIO 完成的事件後放入 pending queue
5. libuv 的 pending stage 抓到 pending queue 中的 AIO 完成事件
6. 执行基本的处理後调用该 AIO 完成事件所夹带的 callback
7. libuv 的 endgame stage 关闭执行完 callback 的 AIO 任务
Node 以 libuv 来驱动 AIO , 藉以达成非同步框架。此外还配合, threadpool 来平行化部分流程。