rust异步库-tokio的一些资源限制

项目地址: https://github.com/netwarps/r...

前言

在rust中,async-std和tokio作为使用者较多的两个异步运行时刻库,有着各自的优点。而rust-ipfs是ipfs的rust实现,采用的runtime便是tokio,底层网络库则是基于rust-libp2p。为了尝试将底层的rust-libp2p修改为libp2p-rs,我们在原仓库的基础上fork了一份代码进行移植,目前已完成。现在分享一个在移植过程中遇到的挂起问题。

问题描述

首先我起了一个go-ipfs的daemon,通过ipfs id命令获取到multiaddress信息。之后运行rust-ipfs的例子程序simple,确保其与go-ipfs连接成功。在ipfs中,一个dag node最大承载的block数是174个,也就是43.5MiB。我通过go存储了一个大约为77MiB的文件,通过rust去取的时候,发现最多拿到128个块,测试代码就没有任何响应了。

查找时间过长?

由于cid获取block的逻辑中有超时限制,当超过30s没有任何返回时,Bitswap会抛出Error的错误提示,所以一开始简单地以为是查找过程耗时比较长,就放在一旁未处理。但是过了大约十几分钟后,发现控制台并未抛出任何BitswapError的信息,发现事情可能并没有想的那么简单。

blockstore挂起

通过一层层的打印日志并排错,最后定位问题在get_block()方法的调用。

rust异步库-tokio的一些资源限制_第1张图片

首先在本地的blockstore查找cid对应的block,如果找不到再通过bitswap去查。测试的时候blockstore用的是tokio::Mutex包裹的Hashmap,挂起的问题就出现在从Hashmap中获取block这一步,也就是图中的383行。

tokio资源限制

借助于tokio的一篇文章,我们发现了上述问题的解决方法。

由于tokio不是抢占式调度的,所以可能出现某一个task一直在执行,导致其他的task无法被调度,一直处于饥饿的情况。在一些语言中,可以通过注入yield point的方式去中断执行,但是rust语言的generator似乎没有提供类似的功能。

因此,为了解决这个问题,tokio在0.2.14版本中引入了budget的概念。这可以理解为配额,tokio的每个资源都会知道这个值。budget的默认值是128,是官方经过测试之后得到的一个效果较好的值,每个异步的操作都会减少budget的值,当减到0以后,task会返回到调度器中,同时重置budget,等待下一次被调度。

在tokio::block_on中,会执行budget的检测:

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图中所示的coop::budget()会初始化budget变量为128,然后对传入的future进行轮询操作,在这里传入的是Mutex内部的Acquire。Acquire实现了Future,在poll时首先会去检查budget。如果budget足够或者budget不受限制,返回Ready,执行余下的操作,否则返回Pending。

同时,还有一个地方需要注意。budget的reset只有在tokio的worker thread中才会生效,其他库的executor并不知道budget的存在,即不会执行reset的操作。举个例子,如果在tokio的executor中使用了futures的block_on,会导致执行一定次数之后,block_on内部的代码运行逻辑被挂住,导致挂起的问题出现。

而在我们的代码中,实际上正好碰到了以上的问题:

首先,main函数使用了#[tokio::main],这会自动生成一个tokio的executor:
rust异步库-tokio的一些资源限制_第5张图片

其次,测试代码的方法中使用了future::executor的block_on,这会导致代码只在future的executor中执行,当get_block()查找本地blockstore的时候,如果在128次之内无法执行结束,就会导致挂起:
rust异步库-tokio的一些资源限制_第6张图片

结论

综上所述,问题的解决方法就是不要在tokio的executor中执行其他库的executor::block_on()。


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