关于Node.js内部异步I/O机制的困惑

Question

1. 我了解到在*nix平台上，node.js使用libeio内部执行异步文件 I/O，并且有线程池，我的理解是对的吗？
2. 那么异步网络 I/O 呢？ 是由libev完成的吗？这里也有一个线程池吗？
3. 如果有线程池，它如何比传统的一线程请求模型更有效率？它是否是一个I/O请求一个线程？
4. 在Windows上的机制是什么？我知道它是通过IOCP完成的，有一个内核级别的线程池，对吧？
5. 为什么Linux还没有像Windows IOCP一样的原生完全AIO机制呢？将来会有吗？

根据changchang的答案更新：

1. 我快速查看了@changchang提供的源代码，发现默认的线程池大小可以通过UV_THREADPOOL_SIZE重新设置，我想知道在哪些情况下会使用这个选项？
2. 我还发现getaddrinfo也使用了这个线程池，除了fs之外还有其他用途吗？如果所有同步作业都在这个线程池中完成，那么默认大小的“4”是否足够？
3. 据我现在的理解，node.js进程中将有6个基本线程：1个V8线程（事件循环，在用户JavaScript代码运行的地方），1个libuv事件循环和4个线程池，我的理解是对的吗？
4. 我该如何在Ubuntu shell中看到这些线程？我只看到了两个：ps -eLf | grep node | grep -v grep

root 16148 7492 16148 0 2 20:43 pts/26 00:00:00 ./bin/node /home/aaron/workspace/test.js
根目录下，有一个名为"test.js"的文件，在终端中以"./bin/node /home/aaron/workspace/test.js"命令运行，进程ID为16148，父进程ID为7492。

- Aaron Wang

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请参见此处：https://dev59.com/rGgv5IYBdhLWcg3wVPTU - user568109

Node.js 实际上使用 libuv 来为所有支持的平台抽象异步 IO。 - Milan

@user568109，我已经阅读了这篇文章，但是没有得到明确的答案，事实上，不清晰的表述让我更加困惑。它提到libeio“异步执行输入输出”，包括套接字，我对此表示怀疑。我从某个地方学到的是：由于无法在常规文件上使用epoll，因此出现了libeio来使用线程执行aio。 - Aaron Wang

@simfoo 是的，我知道libuv，我想知道它背后的机制，包括*nix和Windows。 - Aaron Wang

Answer 1

1. 首先，libuv已经将libeio移除。但是它像你提到的一样，使用一个线程池来执行异步文件I/O。

2. libuv还删除了libev。它基于不同平台的异步I/O接口（如epoll、kqueue和IOCP）执行异步网络I/O，而不需要线程池。有一个事件循环在uv的主线程上运行，它轮询I/O事件并处理它们。

3. libuv内部的线程池是一个固定大小的线程池（在类Unix系统中为4）。它扮演任务队列的角色，并通过避免在请求数量增加时无限生成线程来避免系统资源的枯竭。

- changchang

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非常感谢，很多资源都已经过时了，你刚刚救了我！ - Aaron Wang

@AaronWang 如果这个回答解决了你的问题，你应该接受它。 - travis

首先：libuv[...]可以在没有线程池的情况下进行异步网络I/O操作。 之后：libuv内部的线程池[...]。 这对我来说似乎有些矛盾。 - Rafael Eyng

4 不是一个非常小的数字吗，尤其是对于 io 绑定任务而言。Node 允许更改池大小吗？ - Mangat Rai Modi

是的，通过 UV_THREADPOOL_SIZE 它可以实现。 - Youssef Mohamed

Answer 2

直到版本0.6，Node使用libev运行事件循环和libeio进行异步I/O（Unix后端严重依赖这两个库）。但是从版本0.8开始，libuv开始取代libev和libeio。它执行、维护和管理事件池中的所有I/O和事件。libuv 是跨平台异步IO库的首选。

1. 是的，直到节点0.6版本，从0.8开始弃用并使用线程池。

2. 是的，但是libev不使用线程池。请参见这里。

   澄清：根据我发布的问题中的链接，libeio支持处理I/O（包括套接字）的所有POSIX函数。但是节点作者决定仅将其用于异步文件I/O，并使用libev进行网络I/O。我不知道您从哪里听说的，但您可以在常规文件上使用epoll。

3. libev使用事件循环，因此没有问题。

4. 是的，IOCP在Windows中处理异步I/O，内核确实使用线程池。
5. 新的Linux内核具有epoll，在新的BSD内核中具有kqueue。 libev和libeio适用于Linux环境，并为所有内核提供事件循环/异步I/O（支持select、poll、epoll、kqueue）。

更新问题：

1. 不太了解 libuv
2. 可能足够了（不确定）

3. 这是我对 Windows 8 的研究结果，通过 Process Explorer 检查。显示一个 node 应用程序进程的 4 个线程、1 个 DLL、1 个文件和 1 个区段（总共 7 个条目）。

4. ps -eLf 会显示所有线程和进程，也许你正在过滤它，只需查找像 ps -eLf | grep x 中的 node 进程 pid，其中 x 是 node 进程的 pid。

- user568109