何为Tokio

Tokio是一个事件驱动的非阻塞I / O平台，用于使用Rust编程语言编写异步应用程序。在较高的层面上，它提供了一些主要组件：

  • 基于多线程，工作窃取的任务调度程序。
  • 由操作系统的事件队列（epoll，kqueue，IOCP等）支持的反应器。
  • 异步TCP和UDP套接字。
    这些组件提供构建异步应用程序所需的运行时组件。

快速

Tokio是基于Rust编程语言构建的，它本身非常快。使用Tokio构建的应用程序将获得同样的好处。 Tokio的设计也旨在使应用程序尽可能快。

零成本抽象

Tokio以Future为基础。Future不是一个新主意，但Tokio使用它们的方式是独一无二的。与其他语言的Future不同，Tokio的Future编译成状态机。用Future实现常见的同步，分配或其他不会增加额外开销成本。

请注意，提供零成本抽象并不意味着Tokio本身没有成本。这意味着使用Tokio导致最终产品具有与不使用Tokio相同的开销。

并发

开箱即用，Tokio提供了一个多线程，工作窃取的调度程序。因此，当您使用tokio :: run开始使用应用程序时，您已经在使用所有计算机的CPU内核。

现代计算机通过添加内核来提高其性能，因此能够利用多个内核对于编写快速应用程序至关重要。

非阻塞I/O

当访问网络时，Tokio将使用操作系统可用的最有效系统。在Linux上，这意味着epoll，* bsd平台提供kqueue，Windows具有I / O完成端口。

这允许在单个线程上多路复用许多套接字并批量接收操作系统通知，从而减少系统调用。所有这些都可以减少应用程序的开销。

可靠

虽然Tokio无法阻止所有错误，但它的目的是最小化它们。它通过提供难以滥用的API来实现这一点。在一天结束时，您可以放心地将应用程序运送到生产中。

所有权和类型系统

Rust的所有权模型和类型系统可以实现系统级应用程序，而不必担心内存不安全。它可以防止经典错误，例如访问未初始化的内存并免费使用。它在不添加任何运行时开销的情况下执行此操作。

此外，API能够利用类型系统来提供难以滥用的API。例如，Mutex不要求用户明确解锁：

  1. use std::sync::Mutex;
  3. let foo = "".to_string();
  4. let data = Mutex::new(foo);
  6. let locked = data.lock().unwrap();
  7. println!("locked data: {}", &locked[..]);
  9. // The lock is automatically released here when `locked` goes out of scope.

背压

在基于推送的系统中，当生产者生成的数据快于消费者可以处理的数据时，数据将开始备份。待处理数据存储在内存中。除非生产者停止生产，否则系统最终会耗尽内存并崩溃。消费者通知生产者减速的能力是背压。

因为Tokio使用基于轮询的模型，所以问题大多消失了。生产者默认是懒惰的。除非消费者要求，否则他们不会产生任何数据。这是Tokio的基础。

消除

由于Tokio基于轮询的模型，除非对它们进行轮询，否则计算不起作用。该计算的依赖性持有表示该计算结果的Future。如果不再需要结果，则会删除Future。此时，将不再轮询计算，因此不再执行任何工作。

由于Rust的所有权模型，计算能够实现drop handle以检测Future的droped。这允许它执行任何必要的清理工作。

轻量级

Tokio可以很好地扩展，而不会增加应用程序的开销，使其能够在资源受限的环境中茁壮成长。

没有垃圾收集器

因为Tokio是基于Rust构建的，所以编译后的可执行文件包含最少的语言运行时。最终产品类似于C ++将生成的产品。这意味着，没有垃圾收集器，没有虚拟机，没有JIT编译，也没有堆栈操作。编写您的服务器应用程序，而不必担心停止世界停顿。

可以使用Tokio而不会产生任何运行时分配，使其非常适合实时用例。

模块化

虽然Tokio提供了很多开箱即用的功能，但它的组织非常模块化。每个组件都位于一个单独的库中。如果需要，应用程序可以选择挑选所需的组件，避免依赖其余组件。

例子:带有Tokio的基本TCP echo服务器：

  1. extern crate tokio;
  3. use tokio::prelude::*;
  4. use tokio::io::copy;
  5. use tokio::net::TcpListener;
  7. fn main() {
  8.     // Bind the server's socket.
  9.     let addr = "127.0.0.1:12345".parse().unwrap();
  10.     let listener = TcpListener::bind(&addr)
  11.         .expect("unable to bind TCP listener");
  13.     // Pull out a stream of sockets for incoming connections
  14.     let server = listener.incoming()
  15.         .map_err(|e| eprintln!("accept failed = {:?}", e))
  16.         .for_each(|sock| {
  17.             // Split up the reading and writing parts of the
  18.             // socket.
  19.             let (reader, writer) = sock.split();
  21.             // A future that echos the data and returns how
  22.             // many bytes were copied...
  23.             let bytes_copied = copy(reader, writer);
  25.             // ... after which we'll print what happened.
  26.             let handle_conn = bytes_copied.map(|amt| {
  27.                 println!("wrote {:?} bytes", amt)
  28.             }).map_err(|err| {
  29.                 eprintln!("IO error {:?}", err)
  30.             });
  32.             // Spawn the future as a concurrent task.
  33.             tokio::spawn(handle_conn)
  34.         });
  36.     // Start the Tokio runtime
  37.     tokio::run(server);
  38. }

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