[nanomsg] Re: [Non-DoD Source] Re: nanomsg rewrite - new API

  • From: "Karan, Cem F CIV USARMY RDECOM ARL (US)" <cem.f.karan.civ@xxxxxxxx>
  • To: "nanomsg@xxxxxxxxxxxxx" <nanomsg@xxxxxxxxxxxxx>
  • Date: Mon, 12 Dec 2016 16:55:03 +0000

Are you going to create your own thread/process API?  That is, something where 
all your code calls through a small set of well-known POSIX thread-like 
functions that can be easily replaced by something else?  That will make it 
much easier to test out green threads vs. regular threads vs. full processes.  

Thanks,
Cem Karan

-----Original Message-----
From: nanomsg-bounce@xxxxxxxxxxxxx [mailto:nanomsg-bounce@xxxxxxxxxxxxx] On ;
Behalf Of Garrett D'Amore
Sent: Monday, December 12, 2016 11:19 AM
To: nanomsg@xxxxxxxxxxxxx
Subject: [Non-DoD Source] [nanomsg] Re: nanomsg rewrite - new API

All active links contained in this email were disabled. Please verify the 
identity of the sender, and confirm the authenticity of all links
contained within the message prior to copying and pasting the address to a 
Web browser.


________________________________



Yes, I plan to use a single (or even two) threads per connection endpoint.   
Plus one per socket at large.  This allows me to use simple
blocking system calls, without having to worry about the vagaries of async 
I/O.

Modern operating systems (or rather modern thread implementations) can 
generally scale to huge numbers of threads.  Recall that a
thread is really just a scheduling context with some stack space.   To get to 
100k+ threads you’re going to need adequate RAM to hold the
stacks (probably several GB in this case — e.g. 100k 8k stacks is just under 
a GB).   It’s not hard to build meaningful systems that have vast
numbers of threads, especially when they don’t contend on the same data (this 
is very important to scalability).  You’re still going to run
out of ephemeral TCP ports before you hit this number.

I don’t necessarily believe the current hype to turn away from threads and 
make everything an event loop is “correct” — the problem is
that most of the threaded code that people look at (like say Apache) uses 
really heavy weight processes (where context switching requires
changing MMU tables which is really really expensive), or contend on shared 
resources (which is the situation where many threads
perform worse than one), or where the threading framework is inefficient.  
(This used to the situation long ago.  These days thread
libraries are *very* efficient.)

Now, all that said, the code is being built with a very open design to 
support porting to different platforms, and will be able to accept
solutions that make use of coroutines or green threads. The only thing that 
is *required* is that the implementation provide high level
blocking calls for I/O, and thread creation, and a few synchronization 
primitives.  (mutexes and condition variables).

 - Garrett


On Mon, Dec 12, 2016 at 6:33 AM, Jan Bramkamp <crest@xxxxxxxxx < 
Caution-mailto:crest@xxxxxxxxx ;> > wrote:




      On 10/12/2016 08:25, Garrett D'Amore wrote:


              I have embarked on the creation of a complete rewrite of 
nanomsg.  This
              rewrite utilizes threads to obtain concurrency.  (In theory 
“green”
              threads or coroutines could be used as well, if the underlying 
platform
              supports the necessary I/O primitives.  I’m not interested in 
discussion
              of these internal details at this point, as I strongly believe 
that it
              is possible to make a very performant library that uses 
threading for
              asynchronous I/O and to engage with greater levels of 
concurrency.)



      In some ways using kernel threads simplifies the concurrency as you 
have proper threads that can block on everything and aren't
restricted to operations which are available as non-blocking. Targeting more 
than one platform increases the the burden even further
because each platform (Linux, *BSD, OSX, Windows) offers a different set of 
non-blocking operations e.g. FreeBSD offers working POSIX
AIO on local file systems, but Linux AIO isn't worth the effort for most 
applications.



              The reason for my message here is to present a revised API for 
your
              consideration.  This API is quite different in many respects 
from
              nanomsg — in particular it presents a more “object oriented” 
API that
              uses “natural” objects rather than attempting to strictly 
follow POSIX
              file descriptor semantics.  (So for example, sockets are actual 
pointers
              to structures rather than integers, and you can obtain 
information about
              the sockets using pointers to opaque structures instead of 
trying to use
              the CMSG API.  There is no attempt to provide a “file 
descriptor” type
              API as a first class citizen, although for those that need to 
use
              select() or poll() there will be a way to obtain notification 
file
              descriptors.  (Under the hood, those descriptors will be lazy 
allocated,
              and not used at all unless someone demands this.  I believe 
this will
              have a dramatic performance benefit for the library, greatly 
reducing
              the total number of system calls required to send and receive 
messages.

              The API will also open up some new richer abilities, like the 
ability to
              introspect into pipes, and to obtain information about where a 
message
              came from, or set different options for different endpoints.  
Much of
              this is modeled on work I’ve done in mangos, where I’ve been 
able to add
              functionality that folks have requested for nanomsg, but which 
I cannot
              easily add to nanomsg.

              Anyway, I’m opening this for discussion on the API.  (Again, 
let’s not
              get bogged down in *how* I’m building this — I’m not interested 
in the
              various eventing frameworks or async I/O engines — I’m doing 
this using
              threads.)



      Do you really plan to use one thread per endpoint? This would be a real 
scalability problem. Do know any up to date
documentation how far which kernel can scale in this regard? I doubt Linux or 
FreeBSD can handle 100k threads as well as they can handle
just 100k sockets.



              Oh, and just to be clear, the new code will still be written in 
C (not
              C++), and retain the MIT license.



      Pleased to hear that. C is a lot more suitable this because its ABI is 
the lowest common denominator in *nix systems and the MIT
license should allow anyone to integrate nanomsg into their application.



              This rewrite will facilitate a number of changes with respect 
to adding
              new protocols, and adding new transports.  I look forward to 
being able
              to add ZeroTier, UDP, TLS, and Websocket/HTTPS to this 
implementation —
              something that is *extraordinarily* difficult to do in the 
existing
              implementation.



      Utilizing threads also simplifies reusing existing libraries in nanomsg 
transports.



              Without further ado, here’s the header that defines the nng.h 
API
              (nanomsgNG):

              [truncated]



      The API looks clean and easy to use without constraining applications. 
Will the objects be thread-safe or does the application have
to provide its own locking around the API like in ZeroMQ? The ZeroMQ API 
without locking makes it very hard to provide sane bindings to
some languages.




Attachment: smime.p7s
Description: S/MIME cryptographic signature

Other related posts: