Upgrade to Pro
— share decks privately, control downloads, hide ads and more …
Speaker Deck
Features
Speaker Deck
PRO
Sign in
Sign up for free
Search
Search
Node.jsデザインパターンを読んで
Search
ryota kise
June 25, 2022
Programming
0
9.8k
Node.jsデザインパターンを読んで
テックベンチという社内のLT会で発表した資料です。
Node.jsのアーキテクチャにおける、libuvの部分の話について深ぼって話しました。
ryota kise
June 25, 2022
Tweet
Share
More Decks by ryota kise
See All by ryota kise
構造体初期化の方法について
mmmommm
0
190
Node V18 について
mmmommm
0
43
Other Decks in Programming
See All in Programming
マスタデータ問題、マイクロサービスでどう解くか
kts
0
140
Patterns of Patterns
denyspoltorak
0
370
TestingOsaka6_Ozono
o3
0
180
안드로이드 9년차 개발자, 프론트엔드 주니어로 커리어 리셋하기
maryang
1
140
PostgreSQLで手軽にDuckDBを使う!DuckDB&pg_duckdb入門/osc25hi-duckdb
takahashiikki
0
200
Giselleで作るAI QAアシスタント 〜 Pull Requestレビューに継続的QAを
codenote
0
300
愛される翻訳の秘訣
kishikawakatsumi
3
350
20251212 AI 時代的 Legacy Code 營救術 2025 WebConf
mouson
0
220
re:Invent 2025 のイケてるサービスを紹介する
maroon1st
0
150
生成AIを利用するだけでなく、投資できる組織へ
pospome
2
410
Navigating Dependency Injection with Metro
l2hyunwoo
1
190
フルサイクルエンジニアリングをAI Agentで全自動化したい 〜構想と現在地〜
kamina_zzz
0
310
Featured
See All Featured
Chasing Engaging Ingredients in Design
codingconduct
0
88
The Impact of AI in SEO - AI Overviews June 2024 Edition
aleyda
5
680
Creating an realtime collaboration tool: Agile Flush - .NET Oxford
marcduiker
35
2.3k
技術選定の審美眼(2025年版) / Understanding the Spiral of Technologies 2025 edition
twada
PRO
115
94k
Typedesign – Prime Four
hannesfritz
42
2.9k
Refactoring Trust on Your Teams (GOTO; Chicago 2020)
rmw
35
3.3k
Visualizing Your Data: Incorporating Mongo into Loggly Infrastructure
mongodb
48
9.8k
Docker and Python
trallard
47
3.7k
Jess Joyce - The Pitfalls of Following Frameworks
techseoconnect
PRO
1
31
Navigating Weather and Climate Data
rabernat
0
54
The Invisible Side of Design
smashingmag
302
51k
Future Trends and Review - Lecture 12 - Web Technologies (1019888BNR)
signer
PRO
0
3.1k
Transcript
Node.jsデザインパターン を読んで 2022 / 6 / 23
ゴール - libuvとはなんなのか? - Reactor Patternとはなんなのか? - イベントループとはなんなのか? がなんとなく理解できるようになること
Node js 公式より Node.js はスケーラブルなネットワークアプリケーションを構築するために設計された非同期 型のイベント駆動の JavaScript 環境です。 特徴としては -
シングルスレッド - ノンブロッキング I / O + イベントループ(libuv) = 非同期 I / O が挙げられます
シングルスレッドとは - CPUの処理単位のことでCPUの利用単位としてはプロセスとスレッドがあり、プロ セスが一つ以上のスレッドをもつ - シングルスレッドは文字通りスレッド一つでプログラムを処理すること
補足 マルチスレッド マルチスレッドでは以下のように処理を複数のスレッドに分散させることができる。 シングルスレッドでは処理をスレッドに分散するのではなく時間軸で分散する
ノンブロッキングI / O ノンブロッキングI / O - I / O処理が走った時にI
/ O処理ができない場合は即座にエラーを返しブロックさせ ない方式 - データが処理可能になるまでリクエストを送る必要がある 非同期I / O - I / O処理が走った時に処理が完了するまでバックグラウンドで待機しI / O処理が 完了したタイミングで通知を返すことによってブロックしない方式
Busy Wait - ノンブロッキングI / Oの処理方法の一つ - I / Oの処理が戻されるまでループを回してポーリングする方法のこと
- この方法ではI / O処理可能になるまでループするためCPUを食うことになる
Reactor Pattern I / Oに基づいた処理はI / O完了の通知を受け取ってからデータを取り出し行う必要が ある シングルスレッドで複数の処理を行うために -
ノンブロッキングI / O - イベント多重分離(Event demultiplexing) - イベントループ がある dataを読み取ってinputに 代入する前にconsole.log に到達するので 何も出力されない
イベント多重分離(event demultiplexing) 一つにまとまった処理を複数に分離することをデマルチプレキシング(多重分離)という この機能はOSに提供されており、I / Oの完了が完了した時に〇〇するができるように この方法を使用することによって時間軸で処理を分散させシングルスレッドでも並行に 処理を実行することができる
libuv デマルチプレクサの実装はOSごとに異なっている(Linuxのepoll, macOSのkqueueな ど) OS差分を抽象化し吸収するために、Nodeのコア開発チームはlibuvというCのライブラ リを作成している。 libuvがこのあと出てくるイベントループや非同期処理をNode.jsに提供している
Reactor PatternでのI / Oリクエスト時の実際の動き - 基本的にはI / Oタスクのそれぞれにハンドラ( Node.jsではコールバック)を対応させる -
イベントループにおいて新イベントが生成・処理されるたびにハンドラが呼び出される
1 アプリがデマルチプレクサに対して I / O要 求を発行する その際にハンドラが指定され、 I / O要求の
発行はノンブロッキングな関数呼び出しな ので即座にアプリケーションに処理が戻る
2 I / O要求が届くとデマルチプレクサが キューに入れる
3, 4 - イベントループにおいて、キューの 中の全てのイベントが操作されて処 理される - 各イベントに対して、登録済みのハ ンドラが呼び出される
5a, 5b - ハンドラの呼び出しが完了するとイ ベントループで次のイベントが処理 される - ハンドラ内で更にI / O要求が発行さ
れた場合はイベントループに処理を 戻す前に1の処理を繰り返す
6 イベントループで全てのイベントが処理さ れると新しいイベントが送られてくるまで待 機する
Event Queue libuvから提供されるキューとNode.jsが提供するキューがある libuv - Expired timers / intervals queue
- IO Events Queue - Immediates Queue - Close Handlers Queue Node.js - nextTick Queue - microTask Queue libuvが提供しているキューはイベントループの各フェーズに紐づいており、フェーズが実行され る毎にNode.jsが提供しているキューが実行される
Event loop イベントループには6つのフェーズがあり、 3・4・5aがこの6つの順番で行われる それぞれのフェーズは実行するコールバッ クのFIFOキューをもつ JavaScriptの実行はidle,prepare以外のど こかのフェーズで実行され キューが空になるかコールバックの上限に 達したらイベントは次のフェーズへ遷移す
る
3, 4, 5a - イベントループにおいて、キューの 中の全てのイベントが操作されて処 理される - 各イベントに対して、登録済みのハ ンドラが呼び出される
- ハンドラの呼び出しが完了するとイ ベントループで次のイベントが処理 される 再掲
イベントループとキューの対応表 libuvは各フェーズ毎に結果を JavaScriptに伝える この時にnextTickQueueとmicroTaskQueue に入れられた内容を処理する
nextTickQueue process.nextTickのコールバックが実行される 非同期処理の中で最初に実行される
microTaskQueue Promiseオブジェクトのコールバックが実行される
nextTickの方が先に実行される
補足 イベントループ
イベントループ
Event loop (Timer) setTimer, setIntervalなどのタイマー系APIの期限切れコールバックが実行される
Event loop (pending callback) I / O操作の成功、エラーのコールバック関数が実行される この場合だと console.log(err) か
console.log(data)
Event loop (idle, prepare, poll) オプショナルなフェーズでpollフェーズが行われる場合はidle / prepareフェーズが行わ れる -
I / O をブロックしてポーリングする時間を計算する - キュー内のイベントをキューが空になるかシステム固有の上限に達するまで処理す る
Event loop (check) - setImmediateのコールバック専用のフェーズ - setImmediateで登録された全てのコールバックを実行する
Event loop (close callback) 全てのcloseフェーズのコールバックが実行される
実際に
Node.jsのアーキテクチャ
まとめ - Node.jsはイベントループ + ノンブロッキング I / O、非同期 I /
Oを使うことでI / O 待ちの時間を時間軸に分散している - イベントループ、I / O完了通知などの根幹の部分はOS差分を吸収するためにlibuv というライブラリを使用している
ご清聴ありがとうございました
参考資料 - https://www.oreilly.co.jp/books/9784873118734/ - https://blog.insiderattack.net/event-loop-and-the-big-picture-nodejs-event-loop-part-1-1cb67a182 810 - https://zenn.dev/estra/books/js-async-promise-chain-event-loop - https://blog.takanabe.tokyo/2015/03/%E3%83%8E%E3%83%B3%E3%83%96%E3%83%AD%E
3%83%83%E3%82%AD%E3%83%B3%E3%82%B0i/o%E3%81%A8%E9%9D%9E%E5%90%8 C%E6%9C%9Fi/o%E3%81%AE%E9%81%95%E3%81%84%E3%82%92%E7%90%86%E8%A 7%A3%E3%81%99%E3%82%8B/ - https://blog.hiroppy.me/entry/nodejs-event-loop - https://engineer.recruit-lifestyle.co.jp/techblog/2019-12-13-node-async-io/ - https://nodejs.org/en/about/ - https://libuv.org/