Node.js 中的 Libuv

Node.js 在底层依赖各种依赖项来提供各种功能。

V8
库夫
llhttp
战神
OpenSSL

libuv就是其中之一，下面我们来详细讨论一下libuv 。

libuv： libuv 是最初为 Node.js 编写的用于抽象非阻塞 I/O 操作的 C 库。

集成了事件驱动的异步 I/O 模型。
它允许在执行 I/O 操作的同时同时使用 CPU 和其他资源，从而有效地利用资源和网络。
它促进了一种事件驱动的方法，其中 I/O 和其他活动是使用基于回调的通知来执行的。

示例：如果一个程序正在查询数据库，CPU 一直处于空闲状态，直到查询处理完毕，程序处于停止状态，从而造成系统资源的浪费。为了防止这种情况，在 Node.js 中使用了libuv ，它促进了非阻塞 I/O。

它还具有处理文件系统、 DNS 、网络、子进程、管道、信号处理、轮询和流式传输等服务的机制。
为了执行无法在操作系统级别异步完成的阻塞操作，libuv 还包含一个线程池来分配 CPU 负载。

什么是线程池？

Libuv 将任务分配给工作线程池。但是，任务完成时发生的所有回调都在主线程上执行。
注意： Node 10.5 之后的工作线程也可以用于并行执行 JavaScript。 Libuv 默认使用 4 个线程，但可以使用UV_THREADPOOL_SIZE更改

process.env.UV_THREADPOOL_SIZE = 5

libuv的特点：

由 epoll (Linux)、kqueue (OSX)、IOCP (Windows)、事件端口 (SunOS) 支持的全功能事件循环。
异步 TCP（net 模块）和 UDP（dgram 模块）
异步 DNS 解析（部分用于 dns 模块）
异步文件、文件系统操作和事件（fs 模块）
ANSI 转义码控制的 TTY
线程池和信号处理
子进程
高分辨率时钟
线程和同步原语。
使用套接字和 Unix 域套接字的进程间通信 (Windows)

事件或 I/O 循环：事件或 I/O 循环使用单线程异步 I/O 方法，因此它与单个线程相关联。为了运行多个事件循环，这些事件循环中的每一个都必须在不同的线程上运行。默认情况下它不是线程安全的，但有一些例外。

Libuv 维护一个Event queue和event demultiplexer 。循环监听传入的 I/O 并为每个请求发出事件。然后将请求分配给特定的处理程序（取决于操作系统）。成功执行后，注册的回调会被排入事件队列中，事件队列会被一一连续执行。
注意：整个过程所需的当前时间由libuv在每次循环迭代开始时缓存，以尽量减少频繁的系统调用。

示例：如果发出网络请求，则为该请求注册回调，并将任务分配给处理程序。在执行之前，其他操作会继续进行。在成功执行/终止时，注册的回调在事件队列中排队，然后在执行队列中已经存在的先前回调之后由主线程执行。

它使用前面提到的特定于平台的机制来实现最佳的兼容性和性能epoll (Linux)、kqueue (OSX)、IOCP (Windows)、事件端口 (SunOS)。

文件 I/O：文件 I/O 在 libuv 中使用全局线程池实现，所有循环都可以在该线程池上排队工作。它允许以抽象的异步方式使用磁盘。它将复杂的操作分解为更简单的操作，以促进类似异步的行为。

示例：如果程序指示将缓冲区写入特定文件，在正常情况下，I/O 将被阻塞，直到操作成功/终止。但是，libuv 通过放置一个事件通知将其抽象为异步方式，该事件通知将在操作完成后通知操作成功/失败，直到那时其他 I/O 操作可以轻松执行。
注意： libuv 不保证线程安全（少数例外）

与事件循环不同，文件 I/O 使用独立于平台的机制。文件 I/O 处理 3 种异步磁盘 API ：

linux AIO（内核支持）
posix AIO（支持 linux、BSD、Mac OS X、solaris、AIX 等）
Windows 的重叠 I/O

好处：

磁盘操作是异步执行的。
高级操作可以分解为更简单的磁盘操作，这有助于纠正信息。
磁盘线程可以使用诸如 readv 和 writev 之类的向量操作，从而允许传递更多的缓冲区。

参考： http://docs.libuv.org/en/v1.x/design.html