• 怎样理解 cosocket

    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：

    怎样理解 cosocket - 图1

    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。

    以此为蓝图，封装实现 connect、read、receive 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。

    1. location /test {
    2.     resolver 114.114.114.114;
    4.     content_by_lua_block {
    5.         local sock = ngx.socket.tcp()
    6.         local ok, err = sock:connect("www.baidu.com", 80)
    7.         if not ok then
    8.             ngx.say("failed to connect to baidu: ", err)
    9.             return
    10.         end
    12.         local req_data = "GET / HTTP/1.1\r\nHost: www.baidu.com\r\n\r\n"
    13.         local bytes, err = sock:send(req_data)
    14.         if err then
    15.             ngx.say("failed to send to baidu: ", err)
    16.             return
    17.         end
    19.         local data, err, partial = sock:receive()
    20.         if err then
    21.             ngx.say("failed to receive from baidu: ", err)
    22.             return
    23.         end
    25.         sock:close()
    26.         ngx.say("successfully talk to baidu! response first line: ", data)
    27.     }
    28. }

    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：

    • ngx_stream_lua_module Nginx “stream” 子系统的官方模块版本（通用的下游 TCP 对话）。
    • lua-resty-memcached 基于 ngx_lua cosocket 的库。
    • lua-resty-redis 基于 ngx_lua cosocket 的库。
    • lua-resty-mysql 基于 ngx_lua cosocket 的库。
    • lua-resty-upload 基于 ngx_lua cosocket 的库。
    • lua-resty-dns 基于 ngx_lua cosocket 的库。
    • lua-resty-websocket 提供 WebSocket 的客户端、服务端，基于 ngx_lua cosocket 的库。

    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。