スケーラブルI/O実現方法の調査
背景
スケーラブルなI/Oに関して、以下書籍で勉強しています。
- 作者:エズモンド・ピット
- 発売日: 2007/04/28
- メディア: 大型本
スケーラブルなI/Oの実現方法に関して、こちらでは以下の通り記載があります*1。
I/Oのノンブロッキングモードと多重化によって、同時接続数が数千にも達する大規模なWebサーバとアプリケーションサーバの開発が可能になり、複数のプロセッサを有効利用できるようになります。...個々の接続に専用のスレッドを割り当てる必要がないからです。
ノンブロッキングと多重化がキーワードになる様です。これらに関して、調査した結果を以下にまとめます。
ノンブロッキングとは
ノンブロッキングに関して、カーネルがI/O処理の準備中*2だった際に、アプリケーションが準備完了を待たないことを表します。 合わせて、こちらの記事もご覧ください。
I/Oの多重化とは
1つのスレッドで、複数の接続を管理する仕組みのこと。具体的には、状態*3が変更された接続をスレッドに通知することで実現する。つまり、イベント駆動での処理が可能になります。
疑問点
I/Oの多重化を用いれば、I/O処理の準備完了が通知される為、準備完了を待たないノンブロッキングI/Oでなく、準備完了を待つブロッキングI/Oで良いのではと疑問に思いました。
上記に関して調べたところ、ある接続を複数のスレッドが利用する場合、以下の様に状態が変更される可能性がある様です。
- スレッド1が、ある接続のI/O処理の準備完了を通知される。
- スレッド2が、上記接続を利用したI/O処理を行う。
- スレッド1が、I/O処理を試みたところ、I/O処理の準備中であり、待ちが発生する。
その為、書籍ではスケーラブルI/Oとして、I/Oの多重化とノンブロッキングI/Oが紹介されています。
まとめ
ブロッキングI/Oを用いると、I/O処理の準備完了の待ちが発生する為、1つのスレッドが1つの接続の管理に掛かりきりになります。
I/Oの多重化とノンブロッキングI/Oを用いれば、I/O準備完了の通知を受け、仮に実行前にその状態が変わっても待ちが発生しない為、1つのスレッドで複数の接続の管理が可能になります。
結果として、よりスケーラブルなI/Oが実現できるということですね。
