nodejs的核心之一就是非阻塞的非同步IO，於是想知道它是怎麼實現的，挖了下nodejs原始碼，找到些答案，在此跟大家分享下。首先，我用了一段js程式碼test-fs-read.js做測試，程式碼如下：

var path = require('path'),
fs = require('fs'),
filepath = path.join(__dirname, 'experiment.log'),
fd = fs.openSync(filepath, 'r');
 
fs.read(fd, 12*1024*1024, 0, 'utf-8', function(err, str, bytesRead) {
    console.log('[main thread] execute read callback');
});
console.log('[main thread] execute operation after read');

這段程式碼的非同步IO操作就在fs.read的呼叫上，讀取的experiment.log是一個12M的文字檔案，所謂的非同步，大家大概能想得到執行時會先列印
[main thread] execute operation after read
然後列印回撥函式中的
[main thread] execute read callback

但大家也許還聽說過，nodejs是單執行緒的，那又是怎麼實現非同步IO的呢？讀檔案操作是在哪裡執行的呢？讀完又是怎麼呼叫回撥函式的呢？猜想讀文 件可能是在另一個執行緒中完成的，讀完後通過事件通知nodejs執行回撥。為了一探究竟，debug了一把nodejs和libeio原始碼，重新編譯後， 執行測試程式碼node test-fs-read.js，輸出如下：

可以看到，nodejs的IO操作是通過呼叫libeio庫完成的，debug從fs.read開始，js程式碼經過v8編譯後，fs.read會呼叫node_file.cc中的Read方法，測試程式碼的執行經歷了以下步驟：

1 node_file.cc中的Read方法呼叫libeio（eio.c）的eio_read， read請求被放入請求佇列req_queue中。

2 主執行緒建立了1個eio執行緒，此時主執行緒的read呼叫返回。

3 eio執行緒從req_queue中取出1個請求，開始執行read IO

4 主執行緒繼續執行read呼叫後的其它操作。

5 主執行緒poll eio，從響應佇列res_queue取已經完成的請求，此時res_queue為空，主執行緒stop poll

6 eio執行緒完成了read IO，read請求被放入響應佇列res_queue中，並且向主執行緒傳送libev事件want_poll（通過主執行緒初始化eio時提供的回撥函式）。

7 eio執行緒從req_queue中取下一個請求，此時已經沒有請求。

8 主執行緒響應want_poll事件，從res_queue中取出1個請求，取出請求後res_queue變為空，主執行緒傳送done_poll事件。

9 主執行緒執行請求的callback函式。

還需要說明的是，當同時有多個IO請求時，主執行緒會建立多個eio執行緒，以提高IO請求的處理速度。
為了更清晰的看到nodejs的IO執行過程，圖示如下，序號僅用來標示流程，與上述步驟序號並無對應關係。

最後總結幾條，不當之處還請大家指正。

1 nodejs通過libev事件得到IO執行狀態，而不是輪詢，提高了CPU利用率。

2 雖然nodejs是單執行緒的，但它的IO操作是多執行緒的，多個IO請求會建立多個libeio執行緒（最多4個），使通常情況的IO操作效能得到提高。

3 但是當IO操作情況比較複雜的時候，有可能造成執行緒競爭狀態，導致IO效能降低；而且libeio最多建立4個執行緒，當同時有大量IO請求時，實際效能有 待測量。另外，由於每個IO請求對應一個libeio的資料結構，當同時有大量IO操作駐留在系統中時候，會增加記憶體開銷。

4 Libeio為了實現非同步IO功能，帶來了額外的管理，當IO資料量比較小的時候，整體效能不一定比同步IO好。