DatenLord｜io_uring Rust 异步库实现方法

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已于 2022-08-05 19:34:44 修改 · 315 阅读

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于 2022-07-13 19:40:38 首次发布

本文介绍了DatenLord团队如何利用Rust实现基于io_uring的异步库，对比了传统的Reactor模式和io_uring的Proactor模式。文中详细阐述了io_uring的底层封装选择、单线程提交策略以及内存安全的处理，展示了如何在保证性能的同时确保内存安全，提供了一种高效、安全的异步I/O解决方案。

作者 | 施继成

后期编辑｜张汉东

转自《Rust Magazine中文精选》

简介

io_uring 是 Linux 最新的异步 I/O 接口，采用两个用户和内核共享的 ring buffer 进行交互，性能优于之前的接口且限制更少。虽然 io_uring 仍然处于开发迭代中，但是基本的 I/O 接口已经基本定型，作为高效系统语言的 Rust 则成为使用该接口的不二之选。现在已经有许多针对 io_uring 的 Rust 封装，但是有的存在soundness问题，有的存在性能问题，都不是安全高效 I/O 的好选项。我们团队（DatenLord）也进行了自己的尝试，本文就是介绍我们的 io_uring 异步库实现方法。

Rust 现有异步模式

Rust 的异步库都有自己的异步 I/O 实现方法，但是内部原理大同小异，都是 Reactor 模式，如下图所示:

Worker 线程将关注的 fd 注册到 Epoll 等待队列中，Reactor 线程通过 Epoll wait 等待可以进行操作的 fd，当有 fd 可以操作时，Reactor 线程通知 Worker 线程进行真正的 I/O 操作。在此过程中，Reactor 线程仅仅起到等待和通知的作用，并不真正进行 I/O 操作，并且这里的 I/O 接口仍然是同步 I/O 接口。这种模式就好比请人帮忙烧开水，但是泡茶的过程还是自己亲自来。

Reactor 模式中，内存 buffer 一直在用户的控制下，在进行真正的 I/O 操作发生前，随时可以cancel正在等待的请求，因此Reactor 模式中不存在内存data ra