먼저 몇 가지 일반적인 설명을 살펴보겠습니다.
이 진술이 사실인지, 그 이유를 자세히 분석하기 전에 몇 가지 준비 작업을 합시다
다중 프로세스 웹 애플리케이션 예시 의사 code
listenFd = new Socket(); // 创建监听socket
Bind(listenFd, 80); // 绑定端口
Listen(listenFd); // 开始监听
for ( ; ; ) {
// 接收客户端请求，通过新的socket建立连接
connFd = Accept(listenFd);
// fork子进程
if ((pid = Fork()) === 0) {
// 子进程中
// BIO读取网络请求数据，阻塞，发生进程调度
request = connFd.read();
// BIO读取本地文件，阻塞，发生进程调度
content = ReadFile('test.txt');
// 将文件内容写入响应
Response.write(content);
}
}멀티 스레드 응용 프로그램은 하나의 요청이 하나의 프로세스에 할당된다는 점을 제외하면 실제로 다중 프로세스와 유사합니다. 스레드를 할당하라는 요청이 됩니다. 스레드는 프로세스보다 가볍고 시스템 리소스를 덜 차지합니다. 컨텍스트 전환(ps: 소위 컨텍스트 전환, 약간의 설명: 단일 코어 CPU는 동시에 하나의 프로세스 또는 스레드에서만 작업을 실행할 수 있습니다. 매크로의 인터넷 병렬화에서는 각 프로세스와 스레드가 실행될 기회를 갖도록 시간 분할에 따라 여러 프로세스 또는 스레드 간에 전환해야 합니다.) 동시에 오버헤드도 더 적습니다. 개발을 용이하게 하는 스레드 간 메모리 공유
Up 기사에서는 웹 애플리케이션의 두 가지 핵심 사항을 언급했는데, 하나는 스레드 모델이고 다른 하나는 I/O 모델입니다. 그렇다면 I/O를 차단하는 것이 정확히 무엇입니까? 다른 I/O 모델에는 어떤 것이 있나요? 걱정하지 마세요. 먼저 방해가 무엇인지 살펴보겠습니다
간단히 말하면, 차단이란 함수 호출이 반환되기 전에 현재(스레드) 프로세스가 일시 중지되고 대기 상태로 진입한다는 의미입니다. 이 상태에서는 현재(스레드) 프로세스가 일시 중지되고 CPU가 스레드(스레드)를 처리하게 됩니다. ) 스레드 스케줄링. 함수는 모든 내부 작업이 완료된 후에만 호출자에게 반환됩니다
따라서 I/O 차단은 애플리케이션이 API를 통해 I/O 작업을 호출한 후 현재(스레드) 스레드가 대기 상태로 들어가고 코드가 실행된다는 의미입니다. 실행을 계속할 수 없습니다. 이때 CPU는 스레드(스레드) 스케줄링을 수행할 수 있습니다. 즉, 실행을 계속하려면 현재 스레드(스레드)가 반환됩니다.
블로킹과 블로킹 I/O가 무엇인지 이해한 후, 기존 웹 애플리케이션의 다중 프로세스(스레드) + 블로킹 I/O 모델의 단점을 분석해 보겠습니다.
요청에는 들어오는(스레드) 스레드가 할당되어야 하기 때문에 이러한 시스템은 동시성이 클 때 많은 수의 들어오는(스레드) 스레드를 유지해야 하며 많은 수의 컨텍스트 전환이 필요합니다. 많은 양의 CPU, 메모리 및 기타 시스템 리소스를 지원하므로 동시 요청이 많이 들어오면 CPU 및 메모리 오버헤드가 급격히 증가하여 전체 시스템이 빠르게 중단되고 서비스를 사용할 수 없게 될 수 있습니다
다음으로 nodejs 애플리케이션이 어떻게 구현되는지 살펴보겠습니다.
const net = require('net');
const server = net.createServer();
const fs = require('fs');
server.listen(80); // 监听端口
// 监听事件建立连接
server.on('connection', (socket) => {
// 监听事件读取请求数据
socket.on('data', (data) => {
// 异步读取本地文件
fs.readFile('test.txt', (err, data) => {
// 将读取的内容写入响应
socket.write(data);
socket.end();
})
});
});nodejs에서는 API를 통해 I/O 작업을 호출한 후 비동기 방식으로 I/O 작업을 수행할 수 있음을 알 수 있습니다. 즉시 다른 코드 로직을 계속 실행할 수 있는데 nodejs의 I/O가 "비차단"인 이유는 무엇입니까? 이 질문에 답하기 전에 몇 가지 준비 작업을 해보겠습니다. nodejs 고급 동영상 설명을 참조하세요. Enter learning
먼저 다음 읽기 작업에 필요한 단계를 살펴보겠습니다
接下来我们看一下操作系统中有哪些I/O模型
阻塞式I/O
非阻塞式I/O
I/O多路复用（进程可同时监听多个I/O设备就绪）
信号驱动I/O
异步I/O
那么nodejs里到底使用了哪种I/O模型呢？是上图中的“非阻塞I/O”吗？别着急，先接着往下看，我们来了解下nodejs的体系结构
最上面一层是就是我们编写nodejs应用代码时可以使用的API库，下面一层则是用来打通nodejs和它所依赖的底层库的一个中间层，比如实现让js代码可以调用底层的c代码库。来到最下面一层，可以看到前端同学熟悉的V8，还有其他一些底层依赖。注意，这里有一个叫libuv的库，它是干什么的呢？从图中也能看出，libuv帮助nodejs实现了底层的线程池、异步I/O等功能。libuv实际上是一个跨平台的c语言库，它在windows、linux等不同平台下会调用不同的实现。我这里主要分析linux下libuv的实现，因为我们的应用大部分时候还是运行在linux环境下的，且平台间的差异性并不会影响我们对nodejs原理的分析和理解。好了，对于nodejs在linux下的I/O模型来说，libuv实际上提供了两种不同场景下的不同实现，处理网络I/O主要由epoll函数实现（其实就是I/O多路复用，在前面的图中使用的是select函数来实现I/O多路复用，而epoll可以理解为select函数的升级版，这个暂时不做具体分析），而处理文件I/O则由多线程（线程池） + 阻塞I/O模拟异步I/O实现
下面是一段我写的nodejs底层实现的伪代码帮助大家理解
listenFd = new Socket(); // 创建监听socket
Bind(listenFd, 80); // 绑定端口
Listen(listenFd); // 开始监听
for ( ; ; ) {
// 阻塞在epoll函数上，等待网络数据准备好
// epoll可同时监听listenFd以及多个客户端连接上是否有数据准备就绪
// clients表示当前所有客户端连接，curFd表示epoll函数最终拿到的一个就绪的连接
curFd = Epoll(listenFd, clients);
if (curFd === listenFd) {
// 监听套接字收到新的客户端连接，创建套接字
int connFd = Accept(listenFd);
// 将新建的连接添加到epoll监听的list
clients.push(connFd);
}
else {
// 某个客户端连接数据就绪，读取请求数据
request = curFd.read();
// 这里拿到请求数据后可以发出data事件进入nodejs的事件循环
...
}
}
// 读取本地文件时，libuv用多线程（线程池） + BIO模拟异步I/O
ThreadPool.run((callback) => {
// 在线程里用BIO读取文件
String content = Read('text.txt');
// 发出事件调用nodejs提供的callback
});通过I/O多路复用 + 多线程模拟的异步I/O配合事件循环机制，nodejs就实现了单线程处理并发请求并且不会阻塞。所以回到之前所说的“非阻塞I/O”模型，实际上nodejs并没有直接使用通常定义上的非阻塞I/O模型，而是I/O多路复用模型 + 多线程BIO。我认为“非阻塞I/O”其实更多是对nodejs编程人员来说的一种描述，从编码方式和代码执行顺序上来讲，nodejs的I/O调用的确是“非阻塞”的
至此我们应该可以了解到，nodejs的I/O模型其实主要是由I/O多路复用和多线程下的阻塞I/O两种方式一起组成的，而应对高并发请求时发挥作用的主要就是I/O多路复用。好了，那最后我们来总结一下nodejs线程模型和I/O模型对比传统web应用多进（线）程 + 阻塞I/O模型的优势和劣势
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위 내용은 Node의 높은 동시성 원칙에 대한 간략한 분석의 상세 내용입니다. 자세한 내용은 PHP 중국어 웹사이트의 기타 관련 기사를 참조하세요!
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