谈谈erlang的nif

简述

在某个需求的驱动下，希望实现线程间共享的路由树。鉴于如下的核心需求：

读多写少，写入操作重，读取操作轻。
性能足够快，不希望有单点。
鉴于有数据共享需求，没有单点的情况下，erlang中几乎只有ets了。因为ets仅能实现k,v查询，不能实现更复杂的读写需求，比如寻找某个子网(key="192.168.x.x")下的任意IP(values = ["192.168.1.1", "192.168.2.3"])，于是决定用NIF来实现。这是第一次尝试在实际业务中使用NIF。这里做一下总结。

实现时的考量

数据转换 erlang_term to c and c to erlang_term

大部分语言都提供c拓展，第一件事就是，如何把语言的内置类型转为c中的类型，以及如何将c中的数据结构转为语言的内置类型。
这里可以

直接使用enif_get/enif_make 系列接口。
参考 https://github.com/goertzenat...，利用c++ template，在编译期自动根据类型展开雷同的 enif_get/enif_make 系列代码。

资源管理

参考 https://www.erlang.org/doc/ma...
主要有两种：

自己管理，比如将资源存储在静态变量中，提供 destroy_nif 之类，由用户销毁。
erlang管理，nif不管理资源，erlang_term 复制出去后，由erlang的引用计数管理。

动态类型

可以用enif_term_to_binary/enif_binary_to_term系列接口，在同样的数据结构中存储动态的erlang结构。

线程安全

一般来说，nif是在erlang的scheduler线程执行的。所以，需要用enif_mutex/enif_rwlock 系列接口保护资源，避免未定义的行为。也可以直接使用c++的mutex，操作系统api等等。
如：https://en.cppreference.com/w...

调度器和上下文切换

erlang调用nif是没有上下文切换的。那么就会有一个问题，如果nif一直占用cpu怎么办？如何公平调度？
https://www.erlang.org/doc/ma...
nif函数应该尽快（1ms内）返回。否则，会导致一些异常行为，我遇到的情况是日志刷不出来（调度异常）。为避免这种情况，我们需要更复杂的策略如下。

协程化：

用 enif_consume_timeslice 看自己是否还有时间片。
用 enif_schedule_nif yield to scheduler。
异步化：
另起thread计算，在用 enif_send 将结果发回去，这样不影响调度线程。
Dirty Nif:
其实就是官方的worker thread，按cpu/io bound分类，避免影响普通调度器。

调试

占位。原理上，和普通c程序调试动态库没有太多区别。工作流倒是可以记录一下。

总结

没有银弹，nif有其使用的场景：小消息，大计算。