Nodejs的運行原理-架構篇


前言

本來是想只做一個Nodejs運行原理-科普篇,但是收到了不少私信,要我多分享一些更進階,更詳細的內容,所以我會在接下來的兩個月里繼續更新Nodejs運行原理。

PS:此系列只做Nodejs的運行原理(架構,libuv,v8 etc),並不介紹Nodejs功能以及使用方法。

本文以兩個view來看Nodejs的架構,一個是從模塊依賴的角度,另一個是從函數調用的角度。

1.模塊依賴

如上圖所示:your code 為編輯代碼,node.js 核心,Host environment 為宿主環境(提供各種服務,如文件管理,多線程,多進程,IO etc)

1.1node.js

這里重點介紹,nodejs組成部分:v8 engine, libuv, builtin modules, native modules以及其他輔助服務。

v8 engine:主要有兩個作用 1.虛擬機的功能,執行js代碼(自己的代碼,第三方的代碼和native modules的代碼)。

               2.提供C++函數接口,為nodejs提供v8初始化,創建context,scope等。

libuv:它是基於事件驅動的異步IO模型庫,我們的js代碼發出請求,最終由libuv完成,而我們所設置的回調函數則是在libuv觸發。

builtin modules:它是由C++代碼寫成各類模塊,包含了crypto,zlib, file stream etc 基礎功能。(v8提供了函數接口,libuv提供異步IO模型庫,以及一些nodejs函數,為builtin modules提供服務)。

native modules:它是由js寫成,提供我們應用程序調用的庫,同時這些模塊又依賴builtin modules來獲取相應的服務支持

簡單總結一下:如果把nodejs看做一個黑匣子,起暴露給開發者的接口則是native modules,當我們發起請求時,請求自上而下,穿越native modules,通過builtin modules將請求傳送至v8,libuv和其他輔助服務,請求結束,則從下回溯至上,最終調用我們的回調函數。

1.2your code

當我們執行node xxx.js的時候,node會先做一些v8初試化,libuv啟動的工作,然后交由v8來執行native modules以及我們的js代碼。

2.函數調用

這里我們以建立http server為例

 

如上圖所示:v8執行js代碼 server.listen()時,會通過一些基礎服務到TCPWrap::listen(),TCPWrap是nodejs的內建模塊,其通過libuv的api uv_listen()的方式,由libuv來完成異步調用。

圖中1,2,3,4,5步驟標明了調用和返回的路徑,這幾步很快結束,留下callback TCPWrap::OnConnection()等着所需要的數據准備好后被調用。

libuv在得到所需要的請求后,會調用callback TCPWrap::OnConnection(),在該函數最后通過 tcp_wrap->MakeCallback(env->onconnection_string(), ARRAY_SIZE(argv), argv) 調用V8 engine中的JavaScript callback。

Node.js內建模塊http其實是建立在模塊net之上的。如果看net.js代碼會發現,其通過 new TCP() 返回的類對象完成后續的TCP connect, bind, open等socket動作。

可以看到Node.js做的工作像是一座橋。左手V8,右手libuv,將2者有機連接在一起。例如HandleWrap::HandleWrap()中記錄了V8 instance中的JavaScript對象以及TCPWrap對象。這樣在TCPWrap::OnConnection()中可以拿到這兩個對象,執行后續的callback調用。

 


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