nodejs处理tcp连接的核心流程

前几天和一个小伙伴交流了一下nodejs中epoll和处理请求的一些知识，今天简单来聊一下nodejs处理请求的逻辑。我们从listen函数开始。

int uv_tcp_listen(uv_tcp_t* tcp, int backlog, uv_connection_cb cb) {
 // 设置处理的请求的策略，见下面的分析
 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;
 // 执行bind或设置标记
 err = maybe_new_socket(tcp, AF_INET, flags);
 // 开始监听
 if (listen(tcp->io_watcher.fd, backlog))
  return UV__ERR(errno);
 // 设置回调
 tcp->connection_cb = cb;
 tcp->flags |= UV_HANDLE_BOUND;
 // 设置io观察者的回调，由epoll监听到连接到来时执行
 tcp->io_watcher.cb = uv__server_io;
 // 插入观察者队列，这时候还没有增加到epoll，poll io阶段再遍历观察者队列进行处理（epoll_ctl）
 uv__io_start(tcp->loop, &tcp->io_watcher, POLLIN);

 return 0;
}

我们看到，当我们createServer的时候，到Libuv层就是传统的网络编程的逻辑。这时候我们的服务就启动了。在poll io阶段，我们的监听型的文件描述符和上下文（感兴趣的事件、回调等）就会注册到epoll中。正常来说就阻塞在epoll。那么这时候有一个tcp连接到来，会怎样呢？epoll首先遍历触发了事件的fd，然后执行fd上下文中的回调，即uvserver_io。我们看看uvserver_io。

void uv__server_io(uv_loop_t* loop, uv__io_t* w, unsigned int events) {
 // 循环处理，uv__stream_fd(stream)为服务器对应的fd
 while (uv__stream_fd(stream) != -1) {
  // 通过accept拿到和客户端通信的fd，我们看到这个fd和服务器的fd是不一样的
  err = uv__accept(uv__stream_fd(stream));
  // uv__stream_fd(stream)对应的fd是非阻塞的，返回这个错说明没有连接可用accept了，直接返回
  if (err < 0) {
   if (err == UV_EAGAIN || err == UV__ERR(EWOULDBLOCK))
    return;
  }
  // 记录下来
  stream->accepted_fd = err;
  // 执行回调
  stream->connection_cb(stream, 0);
  /*
   stream->accepted_fd为-1说明在回调connection_cb里已经消费了accepted_fd，
   否则先注销服务器在epoll中的fd的读事件，等待消费后再注册，即不再处理请求了
  */
  if (stream->accepted_fd != -1) {
   uv__io_stop(loop, &stream->io_watcher, POLLIN);
   return;
  }
 /*
   ok，accepted_fd已经被消费了，我们是否还要继续accept新的fd，
   如果设置了UV_HANDLE_TCP_SINGLE_ACCEPT，表示每次只处理一个连接，然后
   睡眠一会，给机会给其他进程accept（多进程架构时）。如果不是多进程架构，又设置这个，
   就会导致处理连接被延迟了一下
 */
  if (stream->type == UV_TCP &&
    (stream->flags & UV_HANDLE_TCP_SINGLE_ACCEPT)) {
   struct timespec timeout = { 0, 1 };
   nanosleep(&timeout, NULL);
  }
 }
}

从uv__server_io，我们知道Libuv在一个循环中不断accept新的fd，然后执行回调，正常来说，回调会消费fd，如此循环，直到没有连接可处理了。接下来，我们重点看看回调里是如何消费fd的，大量的循环会不会消耗过多时间导致Libuv的事件循环被阻塞一会。tcp的回调是c++层的OnConnection。

// 有连接时触发的回调
template <typename WrapType, typename UVType>
void ConnectionWrap<WrapType, UVType>::OnConnection(uv_stream_t* handle,
                          int status) {
 // 拿到Libuv结构体对应的c++层对象                          
 WrapType* wrap_data = static_cast<WrapType*>(handle->data);
 CHECK_EQ(&wrap_data->handle_, reinterpret_cast<UVType*>(handle));

 Environment* env = wrap_data->env();
 HandleScope handle_scope(env->isolate());
 Context::Scope context_scope(env->context());

 // 和客户端通信的对象
 Local<Value> client_handle;

 if (status == 0) {
  // Instantiate the client javascript object and handle.
  // 新建一个js层使用对象
  Local<Object> client_obj;
  if (!WrapType::Instantiate(env, wrap_data, WrapType::SOCKET)
       .ToLocal(&client_obj))
   return;

  // Unwrap the client javascript object.
  WrapType* wrap;
  // 把js层使用的对象client_obj所对应的c++层对象存到wrap中
  ASSIGN_OR_RETURN_UNWRAP(&wrap, client_obj);
  // 拿到对应的handle
  uv_stream_t* client = reinterpret_cast<uv_stream_t*>(&wrap->handle_);
  // 从handleaccpet到的fd中拿一个保存到client，client就可以和客户端通信了
  if (uv_accept(handle, client))
   return;
  client_handle = client_obj;
 } else {
  client_handle = Undefined(env->isolate());
 }
 // 回调js，client_handle相当于在js层执行new TCP
 Local<Value> argv[] = { Integer::New(env->isolate(), status), client_handle };
 wrap_data->MakeCallback(env->onconnection_string(), arraysize(argv), argv);
}

代码看起来很复杂，我们只需要关注uv_accept。uv_accept的参数，第一个是服务器对应的handle，第二个是表示和客户端通信的对象。

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设置到client中
   err = uv__stream_open(client,
              server->accepted_fd,
              UV_HANDLE_READABLE | UV_HANDLE_WRITABLE);
   break;
 // ...
 }

 client->flags |= UV_HANDLE_BOUND;
 // 标记已经消费了fd
 server->accepted_fd = -1;
 return err;
}

uv_accept主要就是两个逻辑，把和客户端通信的fd设置到client中，并标记已经消费，从而驱动刚才讲的while循环继续执行。对于上层来说，就是拿到了一个和客户端的对象，在Libuv层是结构体，在c++层是一个c++对象，在js层是一个js对象，他们三个是一层层封装且关联起来的，最核心的是Libuv的client结构体中的fd，这是和客户端通信的底层门票。最后回调js层，那就是执行net.js的onconnection。onconnection又封装了一个Socket对象用于表示和客户端通信，他持有c++层的对象，c++层对象又持有Libuv的结构体，Libuv结构体又持有fd。

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

到此这篇关于nodejs处理tcp连接的核心流程的文章就介绍到这了,更多相关nodejs处理tcp连接内容请搜索三水点靠木以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持三水点靠木！