(Go语言)Go的网络轮询及IO机制

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简介

这篇介绍了Go的运行时系统——网络I/O部分。


阻塞

Go语言中,所有的I/O都是阻塞的,因此我们在写Go系统的时候要秉持一个思想:不要写阻塞的interface和代码,然后通过goroutines和channels来处理并发,而不是用回调和futures。其中一个例子是“net/http"包中的http服务器,无论何时当http服务器接收一个连接,它都会创建一个新的goroutine处理来自这个连接的所有请求,这样我们就能写出很清晰的代码:先做什么,然后做什么。然而,不幸的是,操作系统提供的阻塞式I/O并不适合构建我们自己的阻塞式I/O接口(interface)。

在我之前有关Go运行时的文章中,其中一篇介绍了Go调度器如何处理系统调用。为了处理一个阻塞式的系统调用,我们需要一个操作系统线程,因此如果要在OS的I/O层之上构建我们自己的阻塞式I/O层,则需要为每一个goroutine客户端连接产生一个新的线程,因为这些连接执行系统调用的时候会阻塞。当你拥有10000个客户端线程时构建我们自己的阻塞式I/O层会变得异常昂贵,因为这些客户端都会阻塞在自己的系统调用上等待I/O操作成功。

这里Go通过使用OS提供的异步接口(epoll等)来解决上述这个问题,但是会阻塞那些正在执行I/O的goroutines。


网络轮询(Netpoller)
将异步式I/O转为阻塞式I/O是通过网络轮询(netpoller)这个部分来完成的,netpoller在自己的线程中,接收那些准备进行网络I/O的goroutines发来的消息,netpoller使用操作接口提供的接口来提供对网络sockets的轮询。在linux系统中,这个接口是epoll,在BSDs和Darwin中是kqueue,在Windows中是IoCompletionPort。这些接口的共同之处是它们为用户空间轮询网络IO状态提供了非常高效的方法。

无论何时在Go程序中打开或者接受一个连接,该连接背后的文件描述符都被设置为非阻塞模式。如果在文件描述符还没准备好的时候,试着使用该连接进行I/O,就会返回一个无法进行I/O的错误。当一个goroutine尝试对一个连接进行读或者写的时候,如果没有收到上述报错,则执行这次操作,否则调用netpoller,当可以执行I/O的时候让netpoller通知goroutine,随之goroutine就被从正在运行的线程上调度出去等待通知。

当操作系统通知netpoller可以在一个文件描述符上运行I/O后,它就会检查内部的数据结构,看看是否有goroutines正阻塞在那个文件上,如果有则通知这些goroutines,这些goroutines随后会重新尝试在之前导致它阻塞的I/O操作。

如果你觉得之前的介绍是在使用旧式的Unix系统中的select和poll方法,那恭喜你,基本猜对了。但是Go的netpoller查询的是能被调度的goroutine而不是那些函数指针、包含了各种状态变量的struct等,这样你就不用管理这些状态,也不用重新检查函数指针等,这些都是你在传统Unix网络I/O需要操心的问题,Go中不需要。


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本文来自:CSDN博客

感谢作者:working_brain

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