簡單總結nodejs處理tcp連線的核心流程

導讀	這篇文章主要介紹了nodejs處理tcp連線的核心流程,本文透過例項程式碼給大家介紹的非常詳細，對大家的學習或工作具有一定的參考借鑑價值，需要的朋友可以參考下

前幾天和一個小夥伴交流了一下nodejs中epoll和處理請求的一些知識，今天簡單來聊一下nodejs處理請求的邏輯。我們從listen函式開始。

int uv_tcp_listen(uv_tcp_t* tcp, int backlog, uv_connection_cb cb) {
 // 設定處理的請求的策略，見下面的分析
 if (single_accept == -1) {
  const char* val = getenv("UV_TCP_SINGLE_ACCEPT");
  single_accept = (val != NULL && atoi(val) != 0); /* Off by default. */
 }
 if (single_accept)
  tcp->flags |= UV_HANDLE_TCP_SINGLE_ACCEPT;
 // 執行bind或設定標記
 err = maybe_new_socket(tcp, AF_INET, flags);
 // 開始監聽
 if (listen(tcp->io_watcher.fd, backlog))
  return UV__ERR(errno);
 // 設定回撥
 tcp->connection_cb = cb;
 tcp->flags |= UV_HANDLE_BOUND;
 // 設定io觀察者的回撥，由epoll監聽到連線到來時執行
 tcp->io_watcher.cb = uv__server_io;
 // 插入觀察者佇列，這時候還沒有增加到epoll，poll io階段再遍歷觀察者佇列進行處理（epoll_ctl）
 uv__io_start(tcp->loop, &tcp->io_watcher, POLLIN);
 
 return 0;
}

我們看到，當我們createServer的時候，到Libuv層就是傳統的網路程式設計的邏輯。這時候我們的服務就啟動了。在poll io階段，我們的監聽型的檔案描述符和上下文（感興趣的事件、回撥等）就會註冊到epoll中。正常來說就阻塞在epoll。那麼這時候有一個tcp連線到來，會怎樣呢？epoll首先遍歷觸發了事件的fd，然後執行fd上下文中的回撥，即uvserver_io。我們看看uvserver_io。

void uv__server_io(uv_loop_t* loop, uv__io_t* w, unsigned int events) {
 // 迴圈處理，uv__stream_fd(stream)為伺服器對應的fd
 while (uv__stream_fd(stream) != -1) {
  // 透過accept拿到和客戶端通訊的fd，我們看到這個fd和伺服器的fd是不一樣的
  err = uv__accept(uv__stream_fd(stream));
  // uv__stream_fd(stream)對應的fd是非阻塞的，返回這個錯說明沒有連線可用accept了，直接返回
  if (err < 0) {
   if (err == UV_EAGAIN || err == UV__ERR(EWOULDBLOCK))
    return;
  }
  // 記錄下來
  stream->accepted_fd = err;
  // 執行回撥
  stream->connection_cb(stream, 0);
  /*
   stream->accepted_fd為-1說明在回撥connection_cb裡已經消費了accepted_fd，
   否則先登出伺服器在epoll中的fd的讀事件，等待消費後再註冊，即不再處理請求了
  */
  if (stream->accepted_fd != -1) {
   uv__io_stop(loop, &stream->io_watcher, POLLIN);
   return;
  }
 /*
   ok，accepted_fd已經被消費了，我們是否還要繼續accept新的fd，
   如果設定了UV_HANDLE_TCP_SINGLE_ACCEPT，表示每次只處理一個連線，然後
   睡眠一會，給機會給其他程式accept（多程式架構時）。如果不是多程式架構，又設定這個，
   就會導致處理連線被延遲了一下
 */
  if (stream->type == UV_TCP &&
    (stream->flags & UV_HANDLE_TCP_SINGLE_ACCEPT)) {
   struct timespec timeout = { 0, 1 };
   nanosleep(&timeout, NULL);
  }
 }
}

從uv__server_io，我們知道Libuv在一個迴圈中不斷accept新的fd，然後執行回撥，正常來說，回撥會消費fd，如此迴圈，直到沒有連線可處理了。接下來，我們重點看看回撥裡是如何消費fd的，大量的迴圈會不會消耗過多時間導致Libuv的事件迴圈被阻塞一會。tcp的回撥是c++層的OnConnection。

// 有連線時觸發的回撥
templatevoid ConnectionWrap::OnConnection(uv_stream_t* handle,
                          int status) {
 // 拿到Libuv結構體對應的c++層物件                          
 WrapType* wrap_data = static_cast(handle->data);
 CHECK_EQ(&wrap_data->handle_, reinterpret_cast(handle));
 
 Environment* env = wrap_data->env();
 HandleScope handle_scope(env->isolate());
 Context::Scope context_scope(env->context());
 
 // 和客戶端通訊的物件
 Localclient_handle;
 
 if (status == 0) {
  // Instantiate the client javascript object and handle.
  // 新建一個js層使用物件
  Local client_obj;
  if (!WrapType::Instantiate(env, wrap_data, WrapType::SOCKET)
       .ToLocal(&client_obj))
   return;
 
  // Unwrap the client javascript object.
  WrapType* wrap;
  // 把js層使用的物件client_obj所對應的c++層物件存到wrap中
  ASSIGN_OR_RETURN_UNWRAP(&wrap, client_obj);
  // 拿到對應的handle
  uv_stream_t* client = reinterpret_cast(&wrap->handle_);
  // 從handleaccpet到的fd中拿一個儲存到client，client就可以和客戶端通訊了
  if (uv_accept(handle, client))
   return;
  client_handle = client_obj;
 } else {
  client_handle = Undefined(env->isolate());
 }
 // 回撥js，client_handle相當於在js層執行new TCP
 Localargv[] = { Integer::New(env->isolate(), status), client_handle };
 wrap_data->MakeCallback(env->onconnection_string(), arraysize(argv), argv);
}

程式碼看起來很複雜，我們只需要關注uv_accept。uv_accept的引數，第一個是伺服器對應的handle，第二個是表示和客戶端通訊的物件。

int uv_accept(uv_stream_t* server, uv_stream_t* client) {
 int err;
 
 switch (client->type) {
  case UV_NAMED_PIPE:
  case UV_TCP:
   // 把fd設定到client中
   err = uv__stream_open(client,
              server->accepted_fd,
              UV_HANDLE_READABLE | UV_HANDLE_WRITABLE);
   break;
 // ...
 }
 
 client->flags |= UV_HANDLE_BOUND;
 // 標記已經消費了fd
 server->accepted_fd = -1;
 return err;
}

uv_accept主要就是兩個邏輯，把和客戶端通訊的fd設定到client中，並標記已經消費，從而驅動剛才講的while迴圈繼續執行。對於上層來說，就是拿到了一個和客戶端的物件，在Libuv層是結構體，在c++層是一個c++物件，在js層是一個js物件，他們三個是一層層封裝且關聯起來的，最核心的是Libuv的client結構體中的fd，這是和客戶端通訊的底層門票。最後回撥js層，那就是執行net.js的onconnection。onconnection又封裝了一個Socket物件用於表示和客戶端通訊，他持有c++層的物件，c++層物件又持有Libuv的結構體，Libuv結構體又持有fd。

const socket = new Socket({
  handle: clientHandle,
  allowHalfOpen: self.allowHalfOpen,
  pauseOnCreate: self.pauseOnConnect,
  readable: true,
  writable: true
 });
const socket = new Socket({
  handle: clientHandle,
  allowHalfOpen: self.allowHalfOpen,
  pauseOnCreate: self.pauseOnConnect,
  readable: true,
  writable: true
 });

到此這篇關於nodejs處理tcp連線的核心流程的文章就介紹到這了，感謝大家的支援。