Node.js入門:非同步IO
非同步IO
在作業系統中,程式執行的空間分為核心空間和使用者空間。我們常常提起的非同步I/O,其實質是使用者空間中的程式不用依賴核心空間中的I/O操作實際完成,即可進行後續任務。同步IO的並行模式
- 多執行緒單程序
- 單執行緒多程序
非同步IO的必要性
作業系統對非同步I/O的支援
非同步與非阻塞聽起來似乎是同一回事。從實際效果的角度說,非同步和非阻塞都達到了我們並行I/O的目的。但是從計算機核心I/O而言,非同步/同步和阻塞/非阻塞實際上時兩回事。- I/O的阻塞與非阻塞
- I/O的同步與非同步
非同步I/O與輪詢技術
當進行非阻塞I/O呼叫時,要讀到完整的資料,應用程式需要進行多次輪詢,才能確保讀取資料完成,以進行下一步的操作。 輪詢技術的缺點在於應用程式要主動呼叫,會造成佔用較多CPU時間片,效能較為低下。現存的輪詢技術有以下這些:- read:通過重複呼叫來檢查I/O的狀態來完成完整資料讀取,效能也是最低的一種。
- select:通過對檔案描述符上的事件狀態來進行判斷。
- poll
- epoll
- pselect
- kqueue
理想的非同步I/O模型
理想的非同步I/O應該是應用程式發起非同步呼叫,而不需要進行輪詢,進而處理下一個任務,只需在I/O完成後通過訊號或是回撥將資料傳遞給應用程式即可。不同作業系統的非同步IO方案
- Linux
- Windows
Node.js的非同步IO方案
由於Windows平臺和*nix平臺的差異,Node.js提供了libuv來作為抽象封裝層,使得所有平臺相容性的判斷都由這一層次來完成,保證上層的Node.js與下層的libeio/libev及IOCP之間各自獨立。Node.js在編譯期間會判斷平臺條件,選擇性編譯unix目錄或是win目錄下的原始檔到目標程式中。Node.js的非同步IO模型
Node.js的回撥函式究竟是如何被呼叫的?在檔案I/O這一塊與普通的業務邏輯的回撥函式不同在於它不是由我們自己的程式碼所觸發,而是系統呼叫結束後,由系統觸發的。 下面我們以最簡單的fs.open方法來作為例子,探索Node.js與底層之間是如何執行非同步I/O呼叫和回撥函式究竟是如何被呼叫執行的。1 fs.open = function(path, flags, mode, callback) { 2 callback = arguments[arguments.length - 1]; 3 if (typeof(callback) !== 'function') { 4 callback = noop; 5 } 6 mode = modeNum(mode, 438 /*=0666*/); 7 binding.open(pathModule._makeLong(path), stringToFlags(flags), mode, callback); };
fs.open的作用是根據指定路徑和引數,去開啟一個檔案,從而得到一個檔案描述符,是後續所有I/O操作的初始操作。
在JavaScript層面上呼叫的fs.open方法最終都透過node_file.cc呼叫到了libuv中的uv_fs_open方法,這裡libuv作為封裝層,分別寫了兩個平臺下的程式碼實現,編譯之後,只會存在一種實現被呼叫。- 請求物件
req_wrap->object_->Set(oncomplete_sym, callback); |
QueueUserWorkItem(&uv_fs_thread_proc, req, WT_EXECUTELONGFUNCTION) |
PostQueuedCompletionStatus((loop)->iocp, 0, 0, &((req)->overlapped)) |
- 事件迴圈
uv_run(uv_default_loop()); |
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