Rust 语言学习笔记（四）—— I/O

写在前面：这是一篇近一年前的草稿了，翻出来发现，关于 Task（已改名为 Thread）退出的一些做法仍然适用，而且 zmq.rs 0.2 不出意外也要用到，所以仍然把这篇写完贴出来备查。但请注意，文中关于 libgreen 的一些描述已不属实。

这一篇隔的时间比较长，期间我们的游戏在准备上线，所以也没时间写 Rust，着重在课余时间研读了各种文档、源码和 issue report——关于 Rust 的 I/O。

从试图杀掉一个 Task 开始

我的 zmq.rs 项目终于开始碰到网络操作了。由于 Rust 给封装出来的 I/O 接口都是相对于 Task 同步的，所以目前来看还得给每一批 I/O 操作创建一个 Task。

这里得多插一点内容了。首先是关于 ZeroMQ，它的一个 socket 是可以跟很多个别的 ZMQ socket 通讯的，而且是可以通过不同的 endpoint 来完成。比如一个 REP 服务端 socket，同时监听了 8080 和 9090 两个端口（endpoint），每个端口可能都有数十个 REQ 客户端 socket 连接上去；更有甚者，这个 REP socket 也可以主动去连接某些客户端 socket 监听的 endpoint，上门服务。而在所有这些网络拓扑结构的上面，一个 REP socket 对程序员的接口是始终一致的，您只需要反复地从这个 REP socket 读一个数据包，然后发一个数据包就好了。

这样一来呢，我就得给 REP socket 底层的每一个 TCP socket 连接创建至少一个 Task，以满足其并发性。之前我们有提到，Rust 提供了 libgreen 和 libnative 两种运行时环境，对应了两种不同的 Task 实现模型。对于 zmq.rs 来说，基于目前的阻塞式的 I/O 接口来看，我们很有可能需要创建大量的 Task——这对于 libgreen 的 M:N 模型来说是轻而易举的，但对于 libnative 来说却是值得商榷的，因为 1:1 的模型意味着我们将会用大量操作系统的线程来微操极少量的 ZMQ socket，这对于追求高并发的 ZMQ 也许并不是一个好主意——虽然 Rust 的 Task 模型能极大地避免常规多线程编程中最糟心的那一部分，但是内存占用会不会太高（哈！高！-2015），上下文切换的代价会不会太大等问题还有待于进一步测试。如果结果不理想，也许每批 I/O 一个 Task 的这种设计就要被推倒，新的设计将需要 Rust 提供异步的 I/O 接口。（0.2 确实将这么改 -2015）

回到原来的话题。因为创建了好多 Task，一定会碰到的问题就是怎么结束它们，所以我一上来就打算先看一眼这个问题。没想到这一看，看出了好多问题。

因为受 Python greenlet 的严重影响，我自然而然地以为，结束一个 Task 应该用 kill()——对于一个暂停状态的微线程，扔进去一个 GreenletExit 异常是多么正常的一种方式。可是 Rust 不那么认为。我也想到了由于需要支持 libnative，停止一个阻塞在 I/O 调用中的线程绝非扔一个 GreenletExit 那么简单，但我还是义无反顾地去搜各种 rust task kill terminate shutdown 之类的关键词。

结果逐步明朗，原来 Rust 在 0.9 之前确实有过 Task 的 kill 功能，是通过 supervisor 模型实现的——即一对 Task，任何一个挂掉都会导致另一个挂掉。但是呢，由于一些原因这个功能被砍掉了，也就是说，在 Rust 里，一个 Task 只能从内部抛错误死掉，没有办法从外部直接杀掉。另外，这个还（居然！）导致了我的第一个 stackoverflow 回答。

正确结束一个 Task

既然无法从别的 Task 中主动杀掉一个 Task，那么就想办法让这个 Task 自杀。一个长时间运行的 Task 通常处于两种状态：1、执行代码；2、等待事件。

对于一个正在执行代码的 Task，我们是无法让 Task 自己忽然想到该结束了然后戛然而止。只有在某些特殊情况下，我们才能手工写一些代码，让程序执行一段代码之后，去检查一下是否应该结束了，比如在一个死循环里：

rustwhile self.running {
    // Do everything else
}

而大多数其他情况下，从事件等待中跳出来结束一个 Task 更为常见。这里也分两种情况：A、等待 I/O 事件；B、等待 channel 事件。两种情况处理都比较简单，A 的话就给调用加一个稍短的超时，然后重复前面的那个例子，比如：

rusttcp_stream.set_read_timeout(Some(1000));
while self.running {
    let result = tcp_stream.read_byte();
    // Do the rest
}

而对于等待一个 channel 的 Task 来说就更容易了，只要 channel 的另一端销毁了，这个等待的调用就会自动结束，只需要正确处理调用结果就好了。

其实，上面两个例子中的 self.running 应（至少）为一个 Arc，因为需要从别的 Task 中来设置这个值。这里还有一种也是用 channel 的处理方式，就是在每次循环的开始处，向一个连接到父 Task 的 channel 的 Sender 端，发送一个空白消息，这样如果另一端已经销毁了，发送会失败，也就意味着我们该退出这个 Task 了，比如这样：

rustlet (tx, rx) = channel();

// ... in task
let mut a = TcpListener::bind("127.0.0.1:8482").listen().unwrap();
a.set_timeout(Some(1000));
loop {
    match a.accept() {
        Ok(s) => { tx.send(Some(s)); }
        Err(ref e) if e.kind == TimedOut => { tx.send(None).unwrap(); }
        Err(e) => println!("err: {}", e), // something else
    }
}