Nodejs事件循环

2020/11/15 21:22 · javascript ·  · 0评论

nodejs体系结构内部是否存在两个事件循环?

  • libev / libuv
  • v8 javascript事件循环

在I / O请求上,节点是否将请求排队到libeio,而libeio又通过使用libev的事件通知数据的可用性,最后这些事件由v8事件循环使用回调来处理?

基本上,libev和libeio如何集成到nodejs架构中?

是否有任何文档可以清楚地了解nodejs内部体系结构?

我一直在亲自阅读node.js&v8的源代码。

当我试图理解node.js架构以编写本机模块时,遇到了类似的问题。

我在这里发布的内容是我对node.js的理解,这也可能会偏离轨道。

  1. Libev是事件循环,它实际上在node.js内部运行,以执行简单的事件循环操作。它最初是为* nix系统编写的。Libev为运行该流程提供了一个简单但经过优化的事件循环。您可以在此处阅读有关libev的更多信息

  2. LibEio是一个用于异步执行输入输出的库。它处理文件描述符,数据处理程序,套接字等。您可以在这里阅读有关它的更多信息

  3. LibUv是libeio,libev,c-ares(对于DNS)和iocp(对于Windows异步-io)顶部的抽象层。LibUv执行,维护和管理事件池中的所有io和事件。(如果是libeio线程池)。您应该查看关于libUv的Ryan Dahl的教程这将使您对libUv本身的工作方式更加有意义,然后您将了解node.js在libuv和v8之上的工作方式。

要仅了解javascript事件循环,您应该考虑观看这些视频

要查看libeio如何与node.js一起使用以创建异步模块,您应该看到此示例

基本上,node.js内部发生的是v8循环运行并处理所有javascript部分以及C ++模块[当它们在主线程中运行时(根据官方文档,node.js本身是单线程的)]。当在主线程之外时,libev和libeio在线程池中对其进行处理,并且libev提供与主循环的交互。因此,据我了解,node.js具有1个永久事件循环:这就是v8事件循环。为了处理C ++异步任务,它使用一个线程池[通过libeio和libev]。

例如:

eio_custom(Task,FLAG,AfterTask,Eio_REQUEST);

在所有模块中出现的通常是Task在线程池中调用该函数完成后,它将AfterTask在主线程中调用该函数。Eio_REQUEST请求处理程序可以是结构/对象,其目的是在线程池和主线程之间提供通信。

似乎已经讨论了一些实体(例如:libev等),因为事实已经有一段时间了,但是我认为这个问题仍有很大的潜力。

到目前为止,让我尝试在抽象的UNIX环境中,在Node的上下文中,借助抽象示例来解释事件驱动模型的工作。

程序的观点:

  • 脚本引擎开始执行脚本。
  • 每当遇到CPU绑定操作时,都会完整地在线执行(真实机器)。
  • 每当遇到I / O绑定操作时,请求及其完成处理程序都会向“事件机器”(虚拟机)注册。
  • 以上面相同的方式重复操作,直到脚本结束。CPU绑定操作-如上所述,以串联,I / O绑定的方式执行,并向机器发出请求。
  • I / O完成后,将回调侦听器。

上面的事件机制称为libuv AKA事件循环框架。Node利用此库来实现其事件驱动的编程模型。

节点的观点:

  • 有一个线程可以托管运行时。
  • 拾取用户脚本。
  • 编译成本地[利用v8]
  • 加载二进制文件,然后跳到入口点。
  • 编译后的代码使用编程原语在线执行CPU绑定的活动。
  • 许多与I / O和计时器相关的代码都有本机包装。例如,网络I / O。
  • 因此,I / O调用从脚本路由到C ++桥,并以I / O句柄和完成句柄作为参数传递。
  • 本机代码执行libuv循环。它获取循环,将代表I / O的低级事件排队,并将本机回调包装器放入libuv循环结构中。
  • 本机代码返回到脚本-目前未发生任何I / O!
  • 上面的项目被重复很多次,直到所有非I / O代码被执行并且所有I / O代码被注册为止。
  • 最后,当系统中没有任何要执行的内容时,节点将控件传递给libuv
  • libuv开始起作用,它拾取所有已注册的事件,查询操作系统以获取其可操作性。
  • 准备好以非阻塞模式进行I / O的那些程序将被拾取,执行I / O并发出其回调。一个接一个地。
  • 那些尚未准备好的内容(例如,套接字读取,另一个端点尚未写入任何内容)将继续用OS进行探测,直到它们可用为止。
  • 循环在内部维护一个不断增加的计时器。当应用程序请求延迟的回调(例如setTimeout)时,将利用此内部计时器值来计算触发回调的正确时间。

尽管大多数功能都是以这种方式提供的,但某些文件操作(异步版本)是在附加线程的帮助下进行的,这些线程已很好地集成到libuv中。虽然网络I / O操作可以等待外部事件(例如,其他端点用数据进行响应)等预期,但是文件操作需要节点本身进行一些工作。例如,如果您打开一个文件并等待fd准备好数据,它将不会发生,因为实际上没有人在读!同时,如果您在主线程中内联读取文件,它可能会阻塞程序中的其他活动,并且可能会引起明显的问题,因为与cpu绑定的活动相比,文件操作非常慢。因此,使用内部工作线程(可通过UV_THREADPOOL_SIZE环境变量配置)来对文件进行操作,

希望这可以帮助。

libuv简介

Node.js的项目于2009年开始为JavaScript环境从浏览器分离。使用Google的V8和Marc Lehmann的libev,node.js结合了事件化的I / O模型和非常适合编程风格的语言。由于浏览器塑造的方式。随着node.js的流行,使它在Windows上运行很重要,但libev仅在Unix上运行。等效于Windows的内核事件通知机制(如kqueue或(e)poll)为IOCP。libuv是围绕libev或IOCP(取决于平台)的抽象,为用户提供了基于libev的API。在libuv的node-v0.9.0版本中,libev被删除

还有一张图片描述了@ BusyRich的Node.js中的事件循环


更新05/09/2017

根据此文档Node.js事件循环

下图显示了事件循环操作顺序的简化概述。

   ┌───────────────────────┐
┌─>│        timers         │
│  └──────────┬────────────┘
│  ┌──────────┴────────────┐
│  │     I/O callbacks     │
│  └──────────┬────────────┘
│  ┌──────────┴────────────┐
│  │     idle, prepare     │
│  └──────────┬────────────┘      ┌───────────────┐
│  ┌──────────┴────────────┐      │   incoming:   │
│  │         poll          │<─────┤  connections, │
│  └──────────┬────────────┘      │   data, etc.  │
│  ┌──────────┴────────────┐      └───────────────┘
│  │        check          │
│  └──────────┬────────────┘
│  ┌──────────┴────────────┐
└──┤    close callbacks    │
   └───────────────────────┘

注意:每个框都将称为事件循环的“阶段”。

阶段概述

  • 计时器:此阶段执行由setTimeout()安排的回调setInterval()
  • I / O回调:执行几乎所有的回调,但close回调,计时器安排的回调setImmediate()
  • 空闲,准备:仅在内部使用。
  • poll:检索新的I / O事件;适当时,节点将在此处阻塞。
  • checksetImmediate()在这里调用回调。
  • 关闭回调:例如socket.on('close', ...)

在事件循环的每次运行之间,Node.js会检查它是否正在等待任何异步I / O或计时器,如果没有,则将其干净地关闭。

NodeJs体系结构中有一个事件循环。

Node.js事件循环模型

节点应用程序以单线程事件驱动模型运行。但是,Node在后台实现线程池,以便可以执行工作。

Node.js将工作添加到事件队列中,然后让一个线程运行事件循环将其拾取。事件循环获取事件队列中的头一个项目,执行它,然后获取下一个项目。

当执行寿命更长或具有阻塞I / O的代码时,与其直接调用该函数,不如直接将函数添加到事件队列中,并且将在函数完成后执行回调。执行完Node.js事件队列上的所有事件后,Node.js应用程序将终止。

当我们的应用程序功能在I / O上阻塞时,事件循环开始引发问题。

Node.js使用事件回调来避免不得不等待阻止I / O。因此,任何执行阻塞I / O的请求都在后台的不同线程上执行。

当从事件队列中检索到阻止I / O的事件时,Node.js从线程池中检索线程,然后在该线程池中而不是在主事件循环线程上执行该函数。这样可以防止阻塞的I / O阻止事件队列中的其余事件。

libuv仅提供一个事件循环,V8只是一个JS运行时引擎。

作为一个javascript初学者,我也有同样的疑问,NodeJS是否包含2个事件循环?经过长期的研究和与V8贡献者的讨论,我得到了以下概念。

  • 事件循环是JavaScript编程模型的基本抽象概念。因此V8引擎为事件循环提供了默认实现,嵌入程序(浏览器,节点)可以替换或扩展你们可以在这里找到事件循环的V8默认实现
  • 在NodeJS中,仅存在一个事件循环,该循环由节点运行时提供。V8默认事件循环实现已被NodeJS事件循环实现取代

pbkdf2函数具有JavaScript实现,但实际上将所有工作委托给C ++端。

env->SetMethod(target, "pbkdf2", PBKDF2);
  env->SetMethod(target, "generateKeyPairRSA", GenerateKeyPairRSA);
  env->SetMethod(target, "generateKeyPairDSA", GenerateKeyPairDSA);
  env->SetMethod(target, "generateKeyPairEC", GenerateKeyPairEC);
  NODE_DEFINE_CONSTANT(target, OPENSSL_EC_NAMED_CURVE);
  NODE_DEFINE_CONSTANT(target, OPENSSL_EC_EXPLICIT_CURVE);
  NODE_DEFINE_CONSTANT(target, kKeyEncodingPKCS1);
  NODE_DEFINE_CONSTANT(target, kKeyEncodingPKCS8);
  NODE_DEFINE_CONSTANT(target, kKeyEncodingSPKI);
  NODE_DEFINE_CONSTANT(target, kKeyEncodingSEC1);
  NODE_DEFINE_CONSTANT(target, kKeyFormatDER);
  NODE_DEFINE_CONSTANT(target, kKeyFormatPEM);
  NODE_DEFINE_CONSTANT(target, kKeyTypeSecret);
  NODE_DEFINE_CONSTANT(target, kKeyTypePublic);
  NODE_DEFINE_CONSTANT(target, kKeyTypePrivate);
  env->SetMethod(target, "randomBytes", RandomBytes);
  env->SetMethodNoSideEffect(target, "timingSafeEqual", TimingSafeEqual);
  env->SetMethodNoSideEffect(target, "getSSLCiphers", GetSSLCiphers);
  env->SetMethodNoSideEffect(target, "getCiphers", GetCiphers);
  env->SetMethodNoSideEffect(target, "getHashes", GetHashes);
  env->SetMethodNoSideEffect(target, "getCurves", GetCurves);
  env->SetMethod(target, "publicEncrypt",
                 PublicKeyCipher::Cipher<PublicKeyCipher::kPublic,
                                         EVP_PKEY_encrypt_init,
                                         EVP_PKEY_encrypt>);
  env->SetMethod(target, "privateDecrypt",
                 PublicKeyCipher::Cipher<PublicKeyCipher::kPrivate,
                                         EVP_PKEY_decrypt_init,
                                         EVP_PKEY_decrypt>);
  env->SetMethod(target, "privateEncrypt",
                 PublicKeyCipher::Cipher<PublicKeyCipher::kPrivate,
                                         EVP_PKEY_sign_init,
                                         EVP_PKEY_sign>);
  env->SetMethod(target, "publicDecrypt",
                 PublicKeyCipher::Cipher<PublicKeyCipher::kPublic,
                                         EVP_PKEY_verify_recover_init,
                                         EVP_PKEY_verify_recover>);

资源:https : //github.com/nodejs/node/blob/master/src/node_crypto.cc

Libuv模块还有另一个责任,与标准库中的某些非常特殊的功能有关。

对于某些标准库函数调用,Node C ++端和Libuv决定完全在事件循环之外进行昂贵的计算。

取而代之的是,它们使用了一个称为线程池的东西,该线程池是由四个线程组成的一系列线程,可用于运行计算量大的任务(例如pbkdf2函数)。

默认情况下,Libuv在此线程池中创建4个线程。

除了事件循环中使用的线程外,还有其他四个线程可用于卸载需要在应用程序内部进行的昂贵的计算。

Node标准库中包含的许多功能会自动使用此线程池。pbkdf2功能是其中之一。

此线程池的存在非常重要。

因此,Node并不是真正的单线程,因为Node还使用其他线程来执行一些计算量大的任务。

如果事件池负责执行计算量大的任务,那么我们的Node应用程序将无能为力。

我们的CPU在线程中一条一条地运行所有指令。

通过使用线程池,我们可以在进行计算时在事件循环内执行其他操作。

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