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    Node Love Rust

    i5ting发表于 2017-06-04 00:25:27
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    Node Love Rust

    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!

    images.png

    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:

    1. 有稳定的 ABI
    2. 抽象消除 Node.js 版本之间的接口差异
    3. 抽象消除 V8 版本之间的接口差异
    4. 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:

    1. 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
    2. 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
    3. 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
    4. 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

    1. Setup
    2. Hello World
    3. Package Manager
    4. Read files
    5. Write files
    6. HTTP requests
    7. 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。

    在未来,这应该会是一种流行趋势,在大潮的我们,有必要去学习一下。



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