Rust高效率非同步I/O模型

banq發表於2016-08-13
Rust非同步模型
Rust生態系統已經提供快速產品化的非同步I/O模型，但是過於低階，需要自己狀態機與回撥函式。現在零消耗future模型開源專案：https://github.com/alexcrichton/futures-rs釋出了，該模型是高層次抽象，能夠進行組合，其實它類似於很多語言中的future模型或promise模型，主要加入一些async/await語法糖。

所謂零消耗抽象，也就是說，不會因為提高抽象層次導致過多冗餘程式碼，這個高層次抽象編譯後等同於狀態機+回撥函式，沒有過多其他輔助程式碼，從而保證了高層次程式碼與低層次程式碼同樣的執行效率。

非同步future模型可以實現一些任務：
1.資料庫查詢
這是線上程池中執行，當查詢完成後，future完成了，它的值就是查詢結果。

2.RPC呼叫伺服器，當伺服器響應後，future完成了，它的值就是伺服器響應

3.計時，當計時時間到，future完成，它的值就是計時完成返回函式

4.長時間CPU密集任務，執行線上程池，當任務完成時，future也完成，值就是任務返回值。

5.從socket讀取位元組，當位元組準備好後，future已經完成了，依賴緩衝策略，直接返回位元組。

Rust是將future作為一個trait介面：

trait Future {
    type Item;
    // ... lots more elided ...
}
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下面是幾種不同future實現：

// 根據id查詢表一行記錄，當完成查詢後yield返回該行
fn get_row(id: i32) -> impl Future<Item = Row>;

// 進行RPC 呼叫，yield返回i32
fn id_rpc(server: &RpcServer) -> impl Future<Item = i32>;

// 向TCP流寫入整個字串，當完成後yielding返回這個流。
fn write_string(socket: TcpStream, data: String) -> impl Future<Item = TcpStream>;
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此外還可以使用future完成：Sequential組合；mapping;joining和selecting

使用future可以進行流處理組合：

// 對於輸入I/O 物件建立一個請求流
let requests = ParseStream::new(input);

// 對於每個請求，執行服務的`process`函式處理請求產生響應
let responses = requests.and_then(|req|service.process(req));

//建立新的future 將會把每個響應輸出到 I/O物件
StreamWriter::new(responses, output)
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為了驗證零消耗抽象的future模型的高效能，使用該模型編寫的簡單 minihttp伺服器與流行的最快幾個伺服器框架比較，包括：
1.rapidoid：這是一個java框架，上一輪是最高效能
2.Go語言，使用標準HTTP庫包
3.fasthttp是Go的標準HTTP競爭者
4.Node.js

效能從高到低結果是：minihttp(Rust)、rapidoid(Java)、fasthttp(Go)、Go和node.js.

Rust高效率非同步I/O模型

原文：

Zero-cost futures in Rust · Aaron Turon

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