前几天nginx的0.8.x正式成为stable，然后看了下代码，发现0.8加入了linux native aio的支持，我们知道在linux下有两种aio，一种是glibc实现的aio，这个比较烂，它是直接在用户空间用pthread进行模拟的。还有一种就是内核实现的aio，这些系统调用是以io_xxx开始的，而在nginx的0.8 中使用的是后一种,下面我们简称后一种为native aio.这里注意native aio只支持direct io。
而native aio的优点就是能够同时提交多个io请求给内核，然后直接由内核的io调度算法去处理这些请求(direct io)，这样的话，内核就有可能执行一些合并，优化。
native aio包含下面几个系统调用：
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io_setup(2),io_cancel(2), io_destroy(2), io_getevents(2), io_submit(2)
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要使用他们必须安装libaio这个库，这个库也就是简单的封装了上面的几个系统调用，而nginx中没有使用libaio这个库，而是直接使用syscall来调用系统调用。现在先大概介绍下这几个api，io_setup用于建立一个aio的环境，io_cancel用于删除一个提交的句柄的任务。io_getevents用于得到任务执行完毕之后的事件信息。io_submit用于提交任务。详细的api介绍去看man手册。
然后就来看nginx是如何使用它的。这里nginx是这样处理的，它利用了系统调用eventfd，用eventfd建立一个句柄，然后将这个句柄加入到epoll中监听，然后在io_submit提交任务的时候，将aio_flags设置为IOCB_FLAG_RESFD，并且aio_resfd设置为eventfd建立的那个句柄，这样当io请求完成后，会象aio_resfd中写入完成的请求数，然后此时epoll就接到可读通知，从而进行后续操作。
首先是在ngx_epoll_init中，这里主要是建立aio的环境.
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#if (NGX_HAVE_FILE_AIO)
{
int n;
struct epoll_event ee;
//调用eventfd
ngx_eventfd = syscall(SYS_eventfd, 0);
if (ngx_eventfd == -1) {
ngx_log_error(NGX_LOG_EMERG, cycle->log, ngx_errno,
"eventfd() failed");
return NGX_ERROR;
}
n = 1;
//设置异步
if (ioctl(ngx_eventfd, FIONBIO, &n) == -1) {
ngx_log_error(NGX_LOG_EMERG, cycle->log, ngx_errno,
"ioctl(eventfd, FIONBIO) failed");
}
ngx_log_debug1(NGX_LOG_DEBUG_EVENT, cycle->log, 0,
"eventfd: %d", ngx_eventfd);
//安装aio的环境
n = io_setup(1024, &ngx_aio_ctx);
if (n != 0) {
ngx_log_error(NGX_LOG_EMERG, cycle->log, -n, "io_setup() failed");
return NGX_ERROR;
}
//设置将要传递给epoll的数据，可以看到都是和eventfd关联的
ngx_eventfd_event.data = &ngx_eventfd_conn;
//这个就是当eventfd可读被通知后，epoll所将要执行的读方法。
ngx_eventfd_event.handler = ngx_epoll_eventfd_handler;
ngx_eventfd_event.log = cycle->log;
ngx_eventfd_event.active = 1;
ngx_eventfd_conn.fd = ngx_eventfd;
ngx_eventfd_conn.read = &ngx_eventfd_event;
ngx_eventfd_conn.log = cycle->log;
//检测可读事件
ee.events = EPOLLIN|EPOLLET;
ee.data.ptr = &ngx_eventfd_conn;
//加入到epoll中。
if (epoll_ctl(ep, EPOLL_CTL_ADD, ngx_eventfd, &ee) == -1) {
ngx_log_error(NGX_LOG_EMERG, cycle->log, ngx_errno,
"epoll_ctl(EPOLL_CTL_ADD, eventfd) failed");
return NGX_ERROR;
}
}
#endif
}
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然后是提交任务，这个动作是在ngx_file_aio_read中进行的。它主要是设置io_submit所需要的参数，然后传递io请求给io_submit.这里有个关键的就是aio_flags的设置，这个标记说明我们要使用aio_resfd来接收aio执行的结果。其实也就是执行的io任务的个数.
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ngx_memzero(&aio->aiocb, sizeof(struct iocb));
aio->aiocb.aio_data = (uint64_t) (uintptr_t) ev;
//这里设置是读，nginx只使用到了异步读取
aio->aiocb.aio_lio_opcode = IOCB_CMD_PREAD;
aio->aiocb.aio_fildes = file->fd;
aio->aiocb.aio_buf = (uint64_t) (uintptr_t) buf;
aio->aiocb.aio_nbytes = size;
aio->aiocb.aio_offset = offset;
//设置标记
aio->aiocb.aio_flags = IOCB_FLAG_RESFD;
aio->aiocb.aio_resfd = ngx_eventfd;
ev->handler = ngx_file_aio_event_handler;
piocb[0] = &aio->aiocb;
//提交请求
n = io_submit(ngx_aio_ctx, 1, piocb);
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最后是当io请求完成后，nginx的回调函数如何处理的。前面的代码分析我们知道回调函数是ngx_epoll_eventfd_handler，因此我们就来看这个函数，它的流程比较简单，首先从eventfd中读取返回的事件个数，然后调用io_getevents来获得所完成的io请求事件。
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static void
ngx_epoll_eventfd_handler(ngx_event_t *ev)
{
int n;
long i, events;
uint64_t ready;
ngx_err_t err;
ngx_event_t *e;
ngx_event_aio_t *aio;
struct io_event event[64];
struct timespec ts;
ngx_log_debug0(NGX_LOG_DEBUG_EVENT, ev->log, 0, "eventfd handler");
//开始读取完成的
n = read(ngx_eventfd, &ready, 8);
err = ngx_errno;
…………………………………………………..
ts.tv_sec = 0;
ts.tv_nsec = 0;
while (ready) {
//用来得到所完成event，events就是事件的个数,而event则是一个事件数组
events = io_getevents(ngx_aio_ctx, 1, 64, event, &ts);
ngx_log_debug1(NGX_LOG_DEBUG_EVENT, ev->log, 0,
"io_getevents: %l", events);
if (events > 0) {
ready -= events;
//遍历event，然后处理事件.
for (i = 0; i < events; i++) {
ngx_log_debug4(NGX_LOG_DEBUG_EVENT, ev->log, 0,
"io_event: %uXL %uXL %L %L",
event[i].data, event[i].obj,
event[i].res, event[i].res2);
e = (ngx_event_t *) (uintptr_t) event[i].data;
e->complete = 1;
e->active = 0;
e->ready = 1;
aio = e->data;
aio->res = event[i].res;
//post事件
ngx_post_event(e, &ngx_posted_events);
}
continue;
}
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}
}
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