【重磅】Node Love Rust

最新推荐文章于 2024-11-15 13:24:52 发布

Node全栈

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Node Love Rust

概要：从Node 8的N-Api开始，讲解Rust绑定的2种方式，最后给出作为Node程序员，如何快速学习Rust！

N-API说明

自从Node.js 8版本出来之后，N-API是一个亮点，即编写一次，在多个版本里使用。跟跨平台类似，它是跨版本。这解决了以前一直困扰Node的addon每次都需要编译的问题。尤其是像sass这种c写的模块

Error: The module 'node-sass'
was compiled against a different Node.js version using
NODE_MODULE_VERSION 51. This version of Node.js requires
NODE_MODULE_VERSION 55. Please try re-compiling or re-installing
the module (for instance, using `npm rebuild` or `npm install`).

NODE_MODULE_VERSION 是每一个 Node.js 版本内人为设定的数值，意思为 ABI 的版本号。一旦这个号码与已经编译好的二进制模块的号码不符，便判断为 ABI 不兼容，需要用户重新编译。

这其实是一个工程难题，亦即 Node.js 上游的代码变化如何最小地降低对 C++ 模块的影响，从而维持一个良好的向下兼容的模块生态系统。最坏的情况下，每次发布 Node.js 新版本，因为 API 的变化，C++ 模块的作者都要修改它们的源代码，而那些不再有人维护或作者失联的老模块就会无法继续使用，在作者修改代码之前社区就失去了这些模块的可用性。其次坏的情况是，每次发布 Node.js 新版本，虽然 API 保持兼容使得 C++ 模块的作者不需要修改他们的代码，但 ABI 的变化导致必须这些模块必须重新编译。而最好的情况就是，Node.js 新版本发布后，所有已编译的 C++ 模块可以继续正常工作，完全不需要任何人工干预。

Node.js 8 的 Node.js API (N-API) 就是为了解决这个问题，做到上述最好的情况，为 Node.js 模块生态系统的长期发展铺平道路。N-API 追求以下目标：

有稳定的 ABI
抽象消除 Node.js 版本之间的接口差异
抽象消除 V8 版本之间的接口差异
抽象消除 V8 与其他 JS 引擎（如 ChakraCore）之间的接口差异

N-API 采取以下手段达到上述目标：

采用 C 语言头文件而不是 C++，消除 Name Mangling 以便最小化一个稳定的 ABI 接口
不使用 V8 的任何数据类型，所有 JavaScript 数据类型变成了不透明的 napi_value
重新设计了异常管理 API，所有 N-API 都返回 napi_status，通过统一的手段处理异常
重新了设计对象的生命周期 API，通过 napi_open_handle_scope 等 API 替代了 v8 的 Scope 设计

N-API 目前在 Node.js 8 仍是实验阶段的功能，需要配合命令行参数 --napi-modules 使用。

目前有3个分支，2个内核都已经支持N-API了

api-prototype-6.2.0
api-prototype-8.x
api-prototype-chakracore-8.x

更多文档

https://github.com/nodejs/abi-stable-node
https://cnodejs.org/topic/592f7ac7855efbac2cf7a542

Rust对N-API的封装

https://github.com/jupp0r/node-api

作者说使用rust绑定n-api的3点好处

n-api是纯的plain c，故而Rust bindings更简单
n-api是稳定的，ABI可以跨版本兼容，对于模块维护非常友好
API是独立的，可以跨V8、ChakraCore, SpiderMonkey，以及未来更多的平台

Node虽好，但同步和cpu密集运算一直是痛点，但他们可以在Native模块里解决，这些恰恰是rust这种系统级的语言擅长的，它比go的性能还要出色。

Cargo是Rust的包管理工具，我们直接看它的配置文件 https://github.com/jupp0r/node-api/blob/master/Cargo.toml

[package]
name = "node-api"
version = "0.1.0"
authors = ["Jupp Müller <jupp0r@gmail.com>"]

[lib]
crate-type = ["lib"]

[dependencies]
node-api-sys = "0"
futures = "0.1"

依赖了2个模块

Rust bindings for NodeJS NAPI https://github.com/jupp0r/node-api-sys
Zero-cost futures and streams in Rust https://github.com/alexcrichton/futures-rs

至此，大家应该会理解，NAPI解决Rust的binding问题，利用Stream流机制，Node和Rust可以零成本消耗对接，是不是想想就美好？

io密集的node擅长，cpu密集的rust擅长，强强联合呢？

Rust抽象层neon

这是菜神fundon跟我提起的，说 https://github.com/neon-bindings/neon 是相当不错的库。用Rust开发native模块。既然是抽象层，对老版本的addon和N-API兼容应该都好做。

文档里讲为什么选择Rust

高性能: While V8 is a high-quality modern JavaScript engine, it is generally much easier to get higher performance, and with greater predictability, from Rust than from high-level dynamic languages like JavaScript.
高并发: Neon provides access to Rust’s fearless concurrency and parallelism, which allows you to take advantage of modern multicore hardware when operating on certain types of JavaScript data.
绑定简单: Neon is a great way to connect the NPM and Cargo ecosystems to make packages built for one available to the other.

用法，安装命令行工具

npm install -g neon-cli

新建项目

neon new hello-node

目录如下

hello-node/
├── README.md
├── lib/│
   └── index.js
├── native/│
   ├── Cargo.toml│
   └── src/│
       └── lib.rs
└── package.json

代码

#[macro_use]

extern crate neon;
use neon::vm::{Call, JsResult};
use neon::js::JsString;

fn hello(call: Call) -> JsResult<JsString> {
    let scope = call.scope;
    Ok(JsString::new(scope, "hello node").unwrap())
}

register_module!(m, {
    m.export("hello", hello)
});

很简单吧？如果大家感兴趣，不妨看看更复杂的例子，https://github.com/dherman/wc-demo。

整体来说，neon这种采用rust + node绑定的方式，开发简单，性能高，充分发挥2门语言的优势，取长补短，应该是最实惠的组合。

如何学Rust

作为Node程序员，当然对比node和rust学习是最简单，这里推荐 https://github.com/Mercateo/rust-for-node-developers

已有7章，入门还是相当不错的

Setup
Hello World
Package Manager
Read files
Write files
HTTP requests
Parse JSON

简单对比一个

Rust :

fn main() {
    println!("Hello World!");
}

JavaScript

function main() {
  console.log('Hello World!');
}

Rust

extern crate hyper;
use std::io::Read;

use hyper::Client;fn main() {
    let url = "https://api.github.com/users/donaldpipowitch";

    let client = Client::new();
    let mut res = client.get(url).send().expect("Couldn't send request.");

    let mut buf = String::new();
    res.read_to_string(&mut buf).expect("Couldn't read response.");
    println!("Response: {}", buf);
}

JavaScript

import { get } from 'https';
const host = 'api.github.com';
const path = '/users/donaldpipowitch';

get({ host, path }, (res) => {
  let buf = '';
  res.on('data', (chunk) => buf = buf + chunk);
  res.on('end', () => console.log(`Response: ${buf}`));
}).on('error', (err) => { throw `Couldn't send request.` });

推荐一些好的Rust学习资料

The Rust Book: will teach you about the Rust Programming Language.
Rustlings: small exercises for learning Rust
into_rust(): a series of short video tutorials
Rust by Example: a collection of runnable examples that illustrate various Rust concepts

当然也有视频

Rust and the Future of Systems Programming
Unlocking the Power of Parallelism with Rust
Rust for Web Developers
Safe Systems Programming with Rust
Growing the Rust Community
Putting Rust into Production at Mozilla

总结

Node开发简单，在io密集操作方面有着特有优势，尤其是N-Api出来之后，对于c/c++扩展的支持更好，再也不担心跨版本开发的问题了。而Rust作为系统语言，在高并发，cpu密集任务方面有着更优秀的表现。本文中的2种方法，都可以看出，使用Rust作为Node.js的native模块开发的有点，简单，高效，实用。