Node.js 之 HTTP实现详细分析

分针网每日分享：Node.js 之 HTTP实现详细分析

 

Node.js的强项是处理网络请求，那咱们就来分析一个HTTP请求在Node.js中是怎么被处理的，以及JavaScript在这个过程当中引入的开销到底有多大。

 

Node.js采用的网络请求处理模型是IO多路复用。它与传统的主从多线程并发模型是有区别的：只使用有限的线程数（1个），因此占用系统资源不多；操做系统级的异步IO支持，能够减小用户态/内核态切换，而且自己性能更高（由于直接与网卡驱动交互）；JavaScript天生具备保护程序执行现场的能力（闭包），传统模型要么依赖应用程序本身保存现场，或者依赖线程切换时自动完成。固然，并不能说IO多路复用就是最好的并发模型，关键仍是看应用场景。

 

咱们来看“hello world”版Node.js网络服务器：

 

require('http').createServer((req, res) => {

res .end('hello world');

}).listen(3333);

 

代码思路分析

 

createServer([requestListener])

 

createServer建立了http.Server对象，它继承自net.Server。事实上，HTTP协议确实是基于TCP协议实现的。createServer的可选参数requestListener用于监听request事件；另外，它也监听connection事件，只不过回调函数是http.Server本身实现的。而后调用listen让http.Server对象在端口3333上监听链接请求并最终建立TCP对象，由tcp_wrap.h实现。最后会调用TCP对象的listen方法，这才真正在指定端口开始提供服务。咱们来看看涉及到的全部JavaScript对象：

 

 

 

涉及到的C++类大多只是对libuv作了一层包装并公布给JavaScript，因此不在这里特别列出。咱们有必要提一下http-parser，它是用来解析http请求/响应消息的，自己十分高效：没有任何系统调用，没有内存分配操做，纯C实现。

 

connection事件

 

当服务器接受了一个链接请求后，会触发connection事件。咱们能够在这个结点获取到套接字文件描述符，以后就能够在这个文件描述符上作流式读或写，也就是所谓的全双工模式。上文提到net.Server的listen方法会建立TCP对象，而且提供TCP对象的onconnection事件回调方法；这里能够利用字段net.Server.maxConnections作过载保护，后面会讲到。而且会把clientHandle（本次链接的套接字文件描述符）封装成net.Socket对象，做为connection事件的参数。咱们来看看调用过程：

 

tcp_wrap.cc

 

void TCPWrap::Listen(const FunctionCallbackInfo<Value>& args) {

int err = uv_listen(reinterpret_cast<uv_stream_t*>(&wrap->handle_),

backlog ,

OnConnection );

args .GetReturnValue().Set(err);

}

 

OnConnection 在connection_wrap.cc中定义

 

// ...省略不重要的代码

uv_stream_t * client_handle =

reinterpret_cast <uv_stream_t*>(&wrap->handle_);

// uv_accept can fail if the new connection has already been closed, in

// which case an EAGAIN (resource temporarily unavailable) will be

// returned.

if (uv_accept(handle, client_handle))

return;

 

// Successful accept. Call the onconnection callback in JavaScript land.

argv [1] = client_obj;

// ...省略不重要的代码

wrap_data ->MakeCallback(env->onconnection_string(), arraysize(argv), argv);

 

上文提到的clientHandle其实是uv_accept的第二个参数，指服务当前链接的套接字文件描述符。net.Server的字段 _handle 会在JavaScript侧存储该字段。最后咱们上一张流程图：

 

 

 

request事件

 

connection事件的回调函数connectionListener（lib/_http_server.js）中，首先获取http-parser对象，设置parser.onIncoming回调（立刻会用到）。当链接套接字有数据到达时，调用http-parser.execute方法。http-parser在解析过程当中会触发以下回调函数：

 

on_message_begin：在开始解析HTTP消息以前，能够设置http-parser的初始状态（注意http-parse有多是复用的而不是重每次新建立）

 

on_url：解析请求的url，对响应消息不起做用

 

on_status, 解析状态码，只对http响应消息起做用

 

on_head_field, 头字段名称

 

on_head_value：头字段对应值

 

on_headers_complete：当全部头解析完成时

 

on_body：解析http消息中包含的payload

 

on_message_complete：解析工做结束

 

Node.js中Parser类是对http-parser的包装，它会注册上面全部的回调函数。同时，暴露给JavaScript5个事件：

kOnHeaders，kOnHeadersComplete，kOnBody，kOnMessageComplete，kOnExecute。在lib/_http_common.js中监听了这些事件。其中，当须要强制把头字段回传到JavaScript时会触发kOnHeaders；例如，头字段个数超过32，或者解析结束时仍然有头字段没有回传给JavaScript。当调用完http_parser_execute后触发kOnExecute。kOnHeadersComplete事件触发时，会调用parser的onIncoming回调函数。仅仅HTTP头解析完成以后，就会触发request事件。执行流程以下：

 

 

 

总结

 

说了那么多，其实仍然离不开最基础的套接字编程步骤，对于服务器端依次是：create、bind，listen、accept和close。客户端会经历create、bind、connect和close。想了解更多套接字编程的同窗能够参考《UNIX网络编程》。

 

HTTP场景分析

 

上面提到的Node.js版hello world只涵盖了HTTP处理最基本的状况，可是也足以说明Node.js处理得很是简洁。如今，咱们来分析一些典型的HTTP场景。

 

1. keep-alive

 

对于前端应用，HTTP请求瞬间数量比较多，但每一个请求传输的数据通常不大；这时，用同一个TCP链接处理同一个用户发出的HTTP请求能够显著提升性能。可是keep-alive也不是万能的，若是用户每次只发起一个请求，它反而会由于延长链接的生存时间，浪费服务器资源。

 

针对同一个链接，Node.js会维持一个incoming队列和一个outgoing队列。应用程序经过监听request事件，能够访问ServerResponse和IncomingMessage对象，当请求处理完成以后（调用response.end()）,ServerResponse会响应finish事件。若是它是本次链接上最后一个response对象，则准备关闭链接；不然，继续触发request事件。每一个链接最长超时时间默认为2分钟，能够经过http.Server.setTimeout调整。

如今把咱们的Node.js版hello world修改一下

 

var delay = [2000, 30, 500];

var i = 0;

require('http').createServer((req, res) => {

// 为了让请求模拟更真实，会调整每一个请求的响应时间

setTimeout(() => {

res .end('hello world');

}, delay[i]);

i = (i+1)%(delay.length);

}).listen(3333, () => {

// listen的回调函数

console .log('listen at 3333');

});

 

客户端代码以下：

 

var http = require('http');

 

// 设置HTTP agent开启keep-alive模式

// 套接字的打开时间维持1分钟

var agent = new http.Agent({

keepAlive : true,

keepAliveMsecs : 60000

});

 

// 每次请求结束以后，都会再发起一次请求

// doReq每调用一次只会触发2次请求

function doReq(again, iter) {

let request = http.request({

hostname : '192.168.1.10',

port : 3333,

agent :agent

}, (res) => {

console .log(`${new Date().valueOf()} ${iter} ${again} Headers: ${JSON.stringify(res.headers)}`);

console .log(request.socket.localPort);

// 设置解析响应的编码格式

res .setEncoding('utf8');

// 接收响应

res .on('data', (chunk) => {

console .log(`${new Date().valueOf()} ${iter} ${again} Body: ${chunk}`);

});

if (again) doReq(false, iter);

});

// 发起请求

request .end();

}

 

for (let i = 0; i < 3; i++) {

doReq(true, i);

}

 

套接字复用的时序以下：

 

 

 

本文转自： http://www.f-z.cn/id/287