libuv：多平台支持库-异步I / O

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概述¶

功能

文档

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安装

设计概述¶

把手和请求¶

I / O循环

文件I / 

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概述¶

libuv是一个多平台支持库，主要关注异步I / O。它主要通过开发使用Node.js的，但它也使用了Luvit， 朱莉娅，pyuv，和其他人。

注意

 

如果您在本文档中发现错误，可以发送拉取请求来帮助您 ！

功能

• 由epoll，kqueue，IOCP和事件端口支持的功能齐全的事件循环。
• 异步TCP和UDP套接字
• 异步DNS解析
• 异步文件和文件系统操作
• 文件系统事件
• ANSI转义码控制的TTY
• 具有套接字共享的IPC，使用Unix域套接字或命名管道（Windows）
• 子进程
• 线程池
• 信号处理
• 高分辨率时钟
• 线程和同步原语

文档

• 设计概述
• API文档
• 用户指南
• 升级中

下载

可以从这里下载libuv 。

安装

安装说明可在README中找到。

 

 

设计概述¶

libuv是跨平台支持库，最初是为Node.js编写的。它是围绕事件驱动的异步I / O模型设计的。

该库提供的不只是对不同I / O轮询机制的简单抽象：“句柄”和“流”为套接字和其他实体提供了高级抽象；还提供跨平台文件I / O和线程功能。

这是说明组成libuv的不同部分以及它们与哪个子系统有关的图：

把手和请求¶

libuv与事件循环结合为用户提供2种抽象的处理方式：句柄和请求。

句柄表示活动时能够执行某些操作的长寿命对象。一些例子：

• 准备句柄在活动时每次循环迭代都会调用一次其回调。
• 一个TCP服务器句柄在每次有新连接时都会调用其连接回调。

请求代表（通常）短暂的操作。这些操作可以在一个句柄上执行：写请求用于在句柄上写数据；还是独立运行：getaddrinfo请求不需要直接在循环上运行的句柄。

I / O循环

I / O（或事件）循环是libuv的核心部分。它建立所有I / O操作的内容，并且将其绑定到单个线程。只要每个事件循环在不同的线程中运行，就可以运行多个事件循环。除非另有说明，否则libuv事件循环（或与此有关的任何其他涉及循环或句柄的API）都不是线程安全的。

事件循环遵循通常的单线程异步I / O方法：所有（网络）I / O在非阻塞套接字上执行，这些套接字使用给定平台上可用的最佳机制进行轮询：Linux上的epoll，OSX上的kqueue和其他BSD，SunOS上的事件端口和Windows上的IOCP。作为循环迭代的一部分，循环将阻止等待已添加到轮询器中的套接字上的I / O活动，并且将触发回调以指示套接字条件（可读，可写挂起），以便句柄可以读取，写入或执行所需的I / O操作。

为了更好地了解事件循环的运行方式，下图说明了循环迭代的所有阶段：

1. “ now”的循环概念已更新。为了减少与时间相关的系统调用的数量，事件循环在事件循环滴答的开始处缓存当前时间。

2. 如果循环是活动 的，则开始迭代，否则循环将立即退出。那么，什么时候认为循环还活着？如果循环具有活动句柄和引用句柄，活动请求或关闭句柄，则认为该循环是活动的。

3. 到期计时器运行。计划在循环概念之前的某个时间的所有活动计时器现在 将调用其回调。

4. 调用待处理的回调。大多数情况下，在轮询I / O之后立即调用所有I / O回调。但是，在某些情况下，调用此类回调会推迟到下一个循环迭代。如果先前的迭代推迟了任何I / O回调，则它将在此时运行。

5. 空闲句柄回调被调用。尽管名称很不幸，但如果空闲句柄处于活动状态，则会在每次循环迭代中运行它们。

6. 准备句柄回调。准备句柄在循环将阻止I / O之前立即调用其回调。

7. 计算轮询超时。在阻塞I / O之前，循环会计算阻塞的时间。这些是计算超时的规则：

   • 如果使用该UV_RUN_NOWAIT标志运行循环，则超时为0。
   • 如果要停止循环（uv_stop()被调用），则超时为0。
   • 如果没有活动的句柄或请求，则超时为0。
   • 如果有任何空闲的句柄处于活动状态，则超时为0。
   • 如果有任何要关闭的句柄，则超时为0。
   • 如果以上情况均不匹配，则采用最接近的定时器超时，或者如果没有活动的定时器，则为无穷大。

8. I / O的循环块。此时，循环将在上一步计算的持续时间内阻止I / O。此时，监视给定文件描述符的读写操作的所有与I / O相关的句柄都将调用其回调。

9. 检查句柄回调被调用。在为I / O阻塞循环之后，检查句柄立即调用其回调。检查手柄本质上是准备手柄的对应物。

10. 关闭回调被调用。如果通过调用关闭了句柄uv_close()，则将调用close回调。

11. 如果循环使用来运行UV_RUN_ONCE，则为特例，因为这意味着前进。阻止I / O后可能没有触发任何I / O回调，但是经过了一段时间，因此可能有到期的计时器，这些计时器将调用其回调。

12. 迭代结束。如果循环以UV_RUN_NOWAIT或UV_RUN_ONCE模式运行，则迭代结束并uv_run()返回。如果运行了循环，UV_RUN_DEFAULT 那么如果循环仍然存在，它将从头开始继续运行，否则也将结束。

重要

 

libuv使用线程池使异步文件I / O操作成为可能，但是网络I / O 始终在单个线程（每个循环的线程）中执行。

注意

 

尽管轮询机制不同，但是libuv使执行模型在Unix系统和Windows之间保持一致。

文件I / 

与网络I / O不同，libuv没有依赖于平台的文件I / O原语，因此当前方法是在线程池中运行阻止文件I / O操作。

要全面了解跨平台文件I / O的情况，请查看 这篇文章。

libuv当前使用全局线程池，所有循环都可以在该线程池上排队工作。当前在此池上运行3种类型的操作：

• 文件系统操作
• DNS函数（getaddrinfo和getnameinfo）
• 用户指定的代码通过 uv_queue_work()

警告：有关更多详细信息，请参见“ 线程池工作调度”部分，但是请记住，线程池的大小非常有限。

 

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