Fiberとnio4rでサーバー

Fiberとnio4rを組み合わせてサーバーを作りました。あたまバグりそうになるのでよかったら見てってください。

Fiberとnio4rを組み合わせる

Fiberは、軽量なスレッドを作成できます。このスレッド上で、途中まで実行した処理を中断し、再開することができます。 この特徴をうまく使ってやると、nio4rのselectと組み合わせて効率的な通信処理を実現できます。

非常にややこしいので、注意してください。

クライアントとの通信

Fiber.newで、ブロックにとった処理を行うFiberを作成できます。作成した時点では処理は実行されません。Fiber#resumeを呼ぶと、Fiber.yieldまで処理を実行したあと、呼び出し元に戻ります。この時点で、Fiberは処理が「中断」された状態になります。このあと、再びFiber#resumeを呼ぶと、中断されたところから処理を再開します。

f = Fiber.new do
  puts 'Hello1'
  Fiber.yield
  puts 'Hello2'
end

f.resume # => Hello 1
f.resume # => Hello 2

ここで、nio4rのselectと組み合わせて効率的な通信を行うことを考えます。selectは複数のIOを待って、利用可能なものを選択できます。ブロッキングが起こりそうなときに処理を中断してselectし、またなくても良くなったら処理を再開するようにFiberを制御すると、Fiberはノンブロッキングに処理を実行できます。

コードにするとこういう感じです。 ioは、ノンブロッキング通信が可能な状態で渡されるソケットです。@selectorはNIO::Selectorです。

Fiber.new do |io|
  message = io.read_nonblock 5000
  @selector.register io, :w
  Fiber.yield

  io.write_nonblock "response"
  io.close
end

ノンブロッキングでreadしたら、次は書き込みを行いたので、書き込みを待つようにselectorに登録します。こうなったらいったん処理を抜けます。 処理が再開されたら、それはすなわち書き込みができる状態ということなので、ソケットに書き込みます。

処理の振り分け

振り分ける側は、適切な（＝ノンブロッキングで処理が可能な）fiberをresumeできるように、@fibersにioとfiberの組み合わせを持つようにします。 selectで適切なioがわかるので、ioをキーに、そのioを処理するfiberを値にもつハッシュを作ってやれば、どのfiberをresumeすべきかは簡単にわかります。

@srv = TCPServer.new 13_000
@selector.register @srv, :r

loop do
  @selector.select do |m|
    case m.io
    when @srv
      socket = m.io.accept_nonblock
      @fibers[socket] = communication_fiber
      @selector.register socket, :r
    else
      f = @fibers[m.io]
      @selector.deregister m.io
      f.resume m.io
    end
  end
end

これが非常にややこしいんだなぁ…

Fiberなサーバー

ソースコード全量がこちら。前回に引き続き、最低限のHTTPレスポンスを返すサーバーを作ってます

gistb6da8b93f525ccfdb150f160717fa786

ブラウザで表示したようす。受け取ったメッセージをそのまま返すので、WebブラウザのHTTPリクエストが書いてあります。