怎样理解 cosocket

笔者认为,cosocket 是 OpenResty 世界中技术、实用价值最高部分。让我们可以用非常低廉的成本,优雅的姿势,比传统 socket 编程效率高好几倍的方式进行网络编程。无论资源占用、执行效率、并发能力都非常出色。

鲁迅有句名言“其实世界上本没有路,走的人多了便有了路”,其实对于 cosocket 的中文翻译貌似我也碰到了类似的问题。当我想给大家一个正面解释,爬过了官方 wiki 发现,原来作者本人(章亦春)也没有先给出 cosocket 定义。

看来只能通过一些侧面信息,从而让这条路逐渐的清晰起来。

cosocket = coroutine + socket

coroutine:协同程序(后面简称:协程) socket:网络套接字

OpenResty 中的 cosocket 不仅需要协程特性支撑,它还需 Nginx 非常最重要的“事件循环回调机制”,两部分结合在一起最终达到了 cosocket 效果,外加 Nginx 自身对各种资源的“小气”,LuaJIT 的执行效率,最终加分不少。在 Lua 世界中调用任何一个有关 cosocket 网络函数内部关键调用如图所示:

从该图中我们可以看到,用户的 Lua 脚本每触发一个网络操作,都会有协程的 yield 以及 resume,因为请求的 Lua 脚本实际上都运行在独享协程之上,可以在任何需要的时候暂停自己(yield),也可以在任何需要的时候被唤醒(resume)。

暂停自己,把网络事件注册到 Nginx 监听列表中,并把运行权限交给 Nginx。当有 Nginx 注册网络事件达到触发条件时,唤醒对应的协程继续处理。

以此为蓝板,封装实现 connect、read、recieve 等操作,形成了大家目前所看到的 cosocket API。

可以看到,cosocket 是依赖 Lua 协程 + Nginx 事件通知两个重要特性拼的。

从 0.9.9 版本开始,cosocket 对象是全双工的,也就是说,一个专门读取的 "light thread",一个专门写入的 "light thread",它们可以同时对同一个 cosocket 对象进行操作(两个 "light threads" 必须运行在同一个 Lua 环境中,原因见上)。但是你不能让两个 "light threads" 对同一个 cosocket 对象都进行读(或者写入、或者连接)操作,否则当调用 cosocket 对象时,你将得到一个类似 "socket busy reading" 的错误。

所以东西总结下来,到底什么是 cosocket,中文应该怎么翻译,笔者本人都开始纠结了。我们不妨从另外一个角度来审视它,它到底给我们带来了什么。

  • 它是同步的;
  • 它是非阻塞的;
  • 它是全双工的;

同步与异步解释: 同步:做完一件事再去做另一件; 异步:同时做多件事情,某个事情有结果了再去处理。

阻塞与非阻塞解释: 阻塞:不等到想要的结果我就不走了; 非阻塞:有结果我就带走,没结果我就空手而回,总之一句话:爷等不起。

异步/同步是做事派发方式,阻塞/非阻塞是如何处理事情,两组概念不在同一个层面。

无论 ngx.socket.tcp()、ngx.socket.udp()、ngx.socket.stream()、ngx.req.socket(),它们基本流程都是一样的,只是一些细节参数上有区别(比如 TCP 和 UDP 的区别)。下面这些函数,都是用来辅助完成更高级的 socket 行为控制:

  • connect
  • sslhandshake
  • send
  • receive
  • close
  • settimeout
  • setoption
  • receiveuntil
  • setkeepalive
  • getreusedtimes

它们不仅完整兼容 LuaSocket 库的 TCP API,而且还是 100% 非阻塞的。

这里给大家 show 一个例子,对 cosocket 使用有一个整体认识。

location /test {
    resolver 114.114.114.114;

    content_by_lua_block {
        local sock = ngx.socket.tcp()
        local ok, err = sock:connect("www.baidu.com", 80)
        if not ok then
            ngx.say("failed to connect to baidu: ", err)
            return
        end

        local req_data = "GET / HTTP/1.1\r\nHost: www.baidu.com\r\n\r\n"
        local bytes, err = sock:send(req_data)
        if err then
            ngx.say("failed to send to baidu: ", err)
            return
        end

        local data, err, partial = sock:receive()
        if err then
            ngx.say("failed to recieve to baidu: ", err)
            return
        end

        sock:close()
        ngx.say("successfully talk to baidu! response first line: ", data)
    }
}

可以看到,这里的 socket 操作都是同步非阻塞的,完全不像 node.js 那样充满各种回调,整体看上去非常简洁优雅,效率还非常棒。

对 cosocket 做了这么多铺垫,到底他有多么重要呢?直接看一下官方默认绑定包有多少是基于 cosocket 的:

效仿这些基础库的实现方法,可以完成不同系统或组件的对接,例如 syslog、beanstalkd、mongodb 等,直接 copy 这些组件的通讯协议即可。

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