Nodejs事件循环

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nodejs架构内部有两个事件循环吗？

  • libev / libuv
  • v8 javascript事件循环

在I / O请求上，节点将请求排队到libeio，后者又通过使用libev的事件通知数据的可用性，最后这些事件是由v8事件循环使用回调来处理的吗？

基本上，libev和libeio如何集成在nodejs架构中？

有没有可用于提供nodejs内部架构清晰图片的文档？

javascript node.js event-loop libev
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我一直在亲自阅读node.js和v8的源代码。

当我尝试理解node.js架构以编写本机模块时，我遇到了类似的问题。

我在这里发布的是我对node.js的理解，这也可能有点偏离轨道。

  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为运行的进程提供了一个简单但优化的事件循环。你可以阅读更多关于libev here的内容。
  2. LibEio是一个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。您可以在这里阅读更多相关信息here。
  3. LibUv是libeio，libev，c-ares（用于DNS）和iocp（用于windows asynchronous-io）的顶层的抽象层。 LibUv执行，维护和管理事件池中的所有io和事件。 （在libeio线程池的情况下）。你应该在libUv上查看Ryan Dahl's tutorial。这将开始让你更了解libUv如何工作，然后你将了解node.js如何在libuv和v8的顶部工作。

要了解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this example。

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在线程池中处理它，libev提供与主循环的交互。所以根据我的理解，node.js有1个永久事件循环：这是v8事件循环。要处理C ++异步任务，它使用线程池[via libeio＆libev]。

例如：

eio_custom(Task,FLAG,AfterTask,Eio_REQUEST);

出现在所有模块中的通常是在线程池中调用函数Task。完成后，它会调用主线程中的AfterTask函数。而Eio_REQUEST是请求处理程序，它可以是一个结构/对象，其动机是提供线程池和主线程之间的通信。

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看起来所讨论的一些实体（例如：libev等）已经失去了相关性，因为它已经有一段时间了，但我认为这个问题仍然具有很大的潜力。

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。

计划的观点：

  • 脚本引擎开始执行脚本。
  • 每当遇到CPU绑定操作时，它都会在内联（真实机器）中完成。
  • 每当遇到I / O绑定操作时，请求及其完成处理程序都会在“事件机器”（虚拟机）中注册
  • 以相同的方式重复操作，直到脚本结束。 CPU绑定操作 - 执行内联，I / O绑定操作，如上所述向机器请求。
  • 当I / O完成时，将回调一下监听器。

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。

Node的观点：

  • 有一个线程来托管运行时。
  • 拿起用户脚本。
  • 将其编译为本机[杠杆v8]
  • 加载二进制文件，然后跳转到入口点。
  • 已编译的代码使用编程原语在线执行CPU绑定活动。
  • 许多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 ++桥接器，I / O句柄和完成处理程序作为参数传递。
  • 本机代码执行libuv循环。它获取循环，将表示I / O的低级事件排入队列，并将本机回调包装器排入libuv循环结构。
  • 本机代码返回到脚本 - 此刻不会发生I / O！
  • 上面的项目重复多次，直到执行所有非I / O代码，并且所有I / O代码都被注册到libuv。
  • 最后，当系统中没有任何内容要执行时，节点将控制权传递给libuv
  • libuv开始行动，它获取所有已注册的事件，查询操作系统以获得其可操作性。
  • 在非阻塞模式下准备好I / O的那些被拾取，执行I / O，并且发出它们的回调。一个接一个地。
  • 尚未准备好的那些（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。
  • 循环内部维持一个不断增加的计时器。当应用程序请求延迟回调（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。

虽然大多数功能都以这种方式迎合，但文件操作的一些（异步版本）是在附加线程的帮助下执行的，并且很好地集成到libuv中。虽然网络I / O操作可以等待期望外部事件，例如另一个端点响应数据等，但文件操作需要来自节点本身的一些工作。例如，如果你打开一个文件并等待fd准备好数据，它就不会发生，因为没有人正在阅读！同时，如果您从主线程中的内联文件中读取，它可能会阻止程序中的其他活动，并且可能会产生可见问题，因为与cpu绑定活动相比，文件操作非常慢。因此，从程序的角度来看，内部工作线程（可通过UV_THREADPOOL_SIZE环境变量配置）用于对文件进行操作，而事件驱动的抽象则完整无缺。

希望这可以帮助。

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An Introduction to libuv

node.js项目始于2009年，当时JavaScript环境与浏览器分离。使用谷歌的V8和Marc Lehmann的libev，node.js将I / O模型 - 偶数 - 与一种非常适合编程风格的语言相结合;由于浏览器的形成方式。随着node.js越来越流行，让它在Windows上运行很重要，但libev只能在Unix上运行。 Windows等效的内核事件通知机制（如kqueue或（e）轮询）是IOCP。 libuv是一个围绕libev或IOCP的抽象，取决于平台，为用户提供基于libev的API。在libuv libev was removed的node-v0.9.0版本中。

还有一张图片描述了@BusyRich在Node.js中的事件循环

更新05/09/2017

根据这个文件Node.js event loop，

下图显示了事件循环操作顺序的简要概述。

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

注意：每个框将被称为事件循环的“阶段”。

阶段概述

  • 计时器：此阶段执行setTimeout()和setInterval()安排的回调。
  • I / O回调：除了执行几乎所有回调之外
  • 关闭回调，由计时器和setImmediate()安排的回调。空闲，准备：仅在内部使用。
  • poll：检索新的I / O事件;节点将在适当时阻止此处。
  • 检查：setImmediate()回调在这里被调用。
  • 关闭回调：例如socket.on('close', ...)。

在事件循环的每次运行之间，Node.js检查它是否在等待任何异步I / O或定时器，如果没有，则检查是否干净。

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NodeJs架构中有一个事件循环。

Node.js事件循环模型

节点应用程序在单线程事件驱动模型中运行。但是，Node在后台实现了一个线程池，以便可以执行工作。

Node.js将工作添加到事件队列，然后运行事件循环的单个线程将其拾取。事件循环抓取事件队列中的顶部项目，执行它，然后抓取下一个项目。

当执行更长寿的代码或具有阻塞I / O的代码时，它不是直接调用函数，而是将函数添加到事件队列以及将在函数完成后执行的回调。当Node.js事件队列中的所有事件都已执行时，Node.js应用程序终止。

当应用程序功能在I / O上阻塞时，事件循环开始遇到问题。

Node.js使用事件回调来避免必须等待阻塞I / O.因此，执行阻塞I / O的任何请求都在后台的不同线程上执行。

当从事件队列中检索阻止I / O的事件时，Node.js从线程池中检索线程，并在那里而不是在主事件循环线程上执行该函数。这可以防止阻塞I / O占用事件队列中的其余事件。

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libuv只提供了一个事件循环，V8只是一个JS运行时引擎。

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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？经过长时间的研究和与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一个默认实现，嵌入器（浏览器，节点）可以替换或扩展。你们可以找到事件循环here的V8默认实现
  • 在NodeJS中，只存在一个由节点运行时提供的事件循环。 V8默认事件循环实现已替换为NodeJS事件循环实现
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pbkdf2函数具有JavaScript实现，但它实际上将要完成的所有工作委托给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模块还有另一项责任，它与标准库中的某些特定功能相关。

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。

相反，他们使用称为线程池的东西，线程池是一系列四个线程，可用于运行计算成本高昂的任务，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之外，还有四个其他线程可用于卸载需要在我们的应用程序内部进行的昂贵计算。

Node标准库中包含的许多函数都会自动使用此线程池。 pbkdf2功能就是其中之一。

此线程池的存在非常重要。

所以Node并不是真正的单线程，因为Node还有其他线程用于执行一些计算成本高昂的任务。

如果事件池负责执行计算成本高昂的任务，那么我们的Node应用程序就无法执行任何其他操作。

我们的CPU一个接一个地运行一个线程内的所有指令。

通过使用线程池，我们可以在计算发生时在事件循环中执行其他操作。

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