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
9.2k
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
180
Node V18 について
mmmommm
0
36
Other Decks in Programming
See All in Programming
モバイルアプリからWebへの横展開を加速した話_Claude_Code_実践術.pdf
kazuyasakamoto
0
160
大規模FlutterプロジェクトのCI実行時間を約8割削減した話
teamlab
PRO
0
490
サイトを作ったらNFCタグキーホルダーを爆速で作れ!
yuukis
0
400
エンジニアのための”最低限いい感じ”デザイン入門
shunshobon
0
120
Terraform やるなら公式スタイルガイドを読もう 〜重要項目 10選〜
hiyanger
13
3.2k
Introduction to Git & GitHub
latte72
0
110
Flutterと Vibe Coding で個人開発!
hyshu
1
260
STUNMESH-go: Wireguard NAT穿隧工具的源起與介紹
tjjh89017
0
380
LLMOpsのパフォーマンスを支える技術と現場で実践した改善
po3rin
8
960
CLI ツールを Go ライブラリ として再実装する理由 / Why reimplement a CLI tool as a Go library
ktr_0731
3
1.1k
ライブ配信サービスの インフラのジレンマ -マルチクラウドに至ったワケ-
mirrativ
1
250
LLMは麻雀を知らなすぎるから俺が教育してやる
po3rin
3
2.2k
Featured
See All Featured
The Web Performance Landscape in 2024 [PerfNow 2024]
tammyeverts
9
770
Scaling GitHub
holman
462
140k
Designing for Performance
lara
610
69k
The Language of Interfaces
destraynor
160
25k
Bash Introduction
62gerente
614
210k
Adopting Sorbet at Scale
ufuk
77
9.5k
Agile that works and the tools we love
rasmusluckow
329
21k
Refactoring Trust on Your Teams (GOTO; Chicago 2020)
rmw
34
3.1k
ピンチをチャンスに:未来をつくるプロダクトロードマップ #pmconf2020
aki_iinuma
126
53k
Put a Button on it: Removing Barriers to Going Fast.
kastner
60
4k
Helping Users Find Their Own Way: Creating Modern Search Experiences
danielanewman
29
2.8k
Become a Pro
speakerdeck
PRO
29
5.5k
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/