Go语言中实现基于 event-loop 网络处理

鸟窝 2017-11-29 17:33

我们知道, Go语言为并发编程提供了简洁的编程方式, 你可以以"同步"的编程风格来并发执行代码, 比如使用go关键字新开一个goroutine。 对于网络编程,Go标准库和运行时内部采用epoll/kqueue/IoCompletionPort来实现基于event-loop的网络异步处理,但是通过netpoll的方式对外提供同步的访问。具体代码可以参考runtime/netpollnetinternal/poll

Package poll supports non-blocking I/O on file descriptors with polling.
This supports I/O operations that block only a goroutine, not a thread.
This is used by the net and os packages.
It uses a poller built into the runtime, with support from the
runtime scheduler.

当然,我们平常不会设计到这些封装的细节,正常使用net包就很方便的开发网络程序了, 但是,如果我们想自己实现基于epoll的event-loop网络程序呢?

基于epoll的简单程序

man epoll可以查看epoll的相关介绍。下面这个例子来自tevino, 采用edge-triggered方式处理事件。

它采用syscall.Socket、syscall.SetNonblock、syscall.Bind、syscall.Listen系统调用来监听端口,然后采用syscall.EpollCreate1、syscall.EpollCtl、syscall.EpollWait来关联这个监听的file descriptor, 一旦有新的连接的事件过来,使用syscall.Accept接收连接请求,并对这个连接file descriptor调用syscall.EpollCtl监听数据事件。一旦连接有数据ready, 调用syscall.Read读数据,调用syscall.Write写数据。

来自https://gist.github.com/tevino/3a4f4ec4ea9d0ca66d4f
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package mainimport (	"fmt"	"net"	"os"	"syscall")const (	EPOLLET        = 1 << 31	MaxEpollEvents = 32)func echo(fd int) {	defer syscall.Close(fd)	var buf [32 * 1024]byte	for {		nbytes, e := syscall.Read(fd, buf[:])		if nbytes > 0 {			fmt.Printf(">>> %s", buf)			syscall.Write(fd, buf[:nbytes])			fmt.Printf("<<< %s", buf)		}		if e != nil {			break		}	}}func main() {	var event syscall.EpollEvent	var events [MaxEpollEvents]syscall.EpollEvent	fd, err := syscall.Socket(syscall.AF_INET, syscall.O_NONBLOCK|syscall.SOCK_STREAM, 0)	if err != nil {		fmt.Println(err)		os.Exit(1)	}	defer syscall.Close(fd)	if err = syscall.SetNonblock(fd, true); err != nil {		fmt.Println("setnonblock1: ", err)		os.Exit(1)	}	addr := syscall.SockaddrInet4{Port: 2000}	copy(addr.Addr[:], net.ParseIP("0.0.0.0").To4())	syscall.Bind(fd, &addr)	syscall.Listen(fd, 10)	epfd, e := syscall.EpollCreate1(0)	if e != nil {		fmt.Println("epoll_create1: ", e)		os.Exit(1)	}	defer syscall.Close(epfd)	event.Events = syscall.EPOLLIN	event.Fd = int32(fd)	if e = syscall.EpollCtl(epfd, syscall.EPOLL_CTL_ADD, fd, &event); e != nil {		fmt.Println("epoll_ctl: ", e)		os.Exit(1)	}	for {		nevents, e := syscall.EpollWait(epfd, events[:], -1)		if e != nil {			fmt.Println("epoll_wait: ", e)			break		}		for ev := 0; ev < nevents; ev++ {			if int(events[ev].Fd) == fd {				connFd, _, err := syscall.Accept(fd)				if err != nil {					fmt.Println("accept: ", err)					continue				}				syscall.SetNonblock(fd, true)				event.Events = syscall.EPOLLIN | EPOLLET				event.Fd = int32(connFd)				if err := syscall.EpollCtl(epfd, syscall.EPOLL_CTL_ADD, connFd, &event); err != nil {					fmt.Print("epoll_ctl: ", connFd, err)					os.Exit(1)				}			} else {				go echo(int(events[ev].Fd))			}		}	}}

上面的基于epoll只是一个简单的event-loop处理原型,而且在有些平台下(MAC OS)也不能执行,事件的处理也很粗糙,如果你想实现一个完整的event-loop的网络程序, 可以参考下节的库。

evio

evio是一个性能很高的event-loop网络库,代码简单,功能强大。它直接使用epoll和kqueue系统调用,除了Go标准net库提供了另外一种思路, 类似libuvlibevent

这个库实现redis和haproxy等同的包处理机制,但并不想完全替代标准的net包。对于一个需要长时间运行的请求(大于1毫秒), 比如数据库访问、身份验证等,建议还是使用Go net/http库。

你可能知道, 由很多基于event-loop的程序, 比如Nginx、Haproxy、redis、memcached等,性能都非常不错,而且它们都是单线程运行的,非常快。

这个库还有一个好处, 你可以在一个event-loop中处理多个network binding。

一个简单的例子:

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package mainimport "github.com/tidwall/evio"func main() {	var events evio.Events	events.Data = func(id int, in []byte) (out []byte, action evio.Action) {		out = in		return	}	if err := evio.Serve(events, "tcp://localhost:5000", "tcp://192.168.0.10:5001", "tcp://192.168.0.10:5002","unix://socket"); err != nil {		panic(err.Error())	}}

作者对性能做了对比,性能非常不错。

简单的echo例子
http对比
pipeline 为1
pipeline 为8

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