浅谈Node 异步IO和事件循环

2020-06-17 07:11:51易采站长站整理

select支持的文件描述符数量太小了,默认是1024

epoll对于上述的改进

epoll既然是对select和poll的改进,就应该能避免上述的三个缺点。那epoll都是怎么解决的呢?在此之前,我们先看一下epoll和select和poll的调用接口上的不同,select和poll都只提供了一个函数——select或者poll函数。而epoll提供了三个函数,epoll_create,epoll_ctl和epoll_wait,epoll_create是创建一个epoll句柄;epoll_ctl是注册要监听的事件类型;epoll_wait则是等待事件的产生。

对于第一个缺点,epoll的解决方案在epoll_ctl函数中。每次注册新的事件到epoll句柄中时(在epoll_ctl中指定EPOLL_CTL_ADD),会把所有的fd拷贝进内核,而不是在epoll_wait的时候重复拷贝。epoll保证了每个fd在整个过程中只会拷贝一次。

对于第二个缺点,epoll的解决方案不像select或poll一样每次都把current轮流加入fd对应的设备等待队列中,而只在epoll_ctl时把current挂一遍(这一遍必不可少)并为每个fd指定一个回调函数,当设备就绪,唤醒等待队列上的等待者时,就会调用这个回调函数,而这个回调函数会把就绪的fd加入一个就绪链表)。epoll_wait的工作实际上就是在这个就绪链表中查看有没有就绪的fd(利用schedule_timeout()实现睡一会,判断一会的效果,和select实现中的第7步是类似的)。

对于第三个缺点,epoll没有这个限制,它所支持的FD上限是最大可以打开文件的数目,这个数字一般远大于2048,举个例子,在1GB内存的机器上大约是10万左右,一般来说这个数目和系统内存关系很大。

Node中的异步网络Io就是利用了epoll来实现, 简单来说, 就是利用一个线程来管理众多的IO请求, 通过事件机制实现消息通讯。

事件循环

理解了Node中磁盘IO和网络IO的底层实现后, 基于上面的代码, 可以看出Node是基于事件注册的方式在完成Io后进行一系列的处理, 其内部是利用了事件循环的机制。

关于事件循环, 是指JS在每次执行完同步任务后会检查执行栈是否为空, 是的话就会去执行注册的事件列表, 不断的循环该过程。Node中的事件循环有六个阶段:

其中的每个阶段都会处理相关的事件:

timers: 执行setTimeout和setInterval中到期的callback。
pending callback: 执行延迟到下一个循环迭代的 I/O 回调。
idle, prepare:仅系统内部使用。
poll:检索新的 I/O 事件;执行与 I/O 相关的回调(几乎所有情况下,除了关闭的回调函数,它们由计时器和 setImmediate() 排定的之外),其余情况 node 将在此处阻塞。(即本文的内容相关))
check: setImmediate() 回调函数在这里执行。