【RubyConf 2021】 Async gem

Ruby 打開非同步大門的金鑰！

William

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WilliamDesk

5 min readNov 12, 2021

這是在 RubyConf 2021 聽到的一場演講，是我有興趣的主題之一，因此把這場演講的內容翻譯成中文。

這是主講者bruno的github：https://github.com/bruno-

是很早期就致力於 Ruby 非同步併發到開發者。以下會圍繞這個 gem async 為主軸來講Ruby實現了併發非同步的處理。

這個gem的作者是 Samuel Williams，是Ruby 語言核心開發者之一，因此這個併發非同步的gem在公布出來後，立即獲得了蠻大的迴響。

今年在 RubyConf TW 也有邀請到Samuel Williams 來做該主題的演講，相關的共筆網址在這：https://hackmd.io/@coscup/r1jH7TPRO/%2F%40coscup%2FByCM7TDRO

因為Ruby在2.0時代，一直都是個非常標準的 同步程式語言(Synchronous programming language)，在執行時會由第一行開始執行，直到最後一行結束。

但現在不一樣了，Ruby要有非同步的機制了！

要講非同步機制，我們要先從 javascript 看起：

雖然先執行了 fetch ，但因為要等待response，因此並沒有因為等待而讓整體主程式停滯，而是繼續往後執行下去，而等到fetch的回應回來後，再繼續進行該block要做的事情。

因此，如果多個fetch的形況呢？答案會是逼近 2 秒鐘。

再來看看 Ruby 執行類似的事情會花多少時間呢？答案是6秒鐘，因為Ruby並沒有async的機制。要執行第三行時，就必須等待第二行的response 2秒後回應才會執行。

所以得到結論：
當想要一樣的硬體配備，但能服務更多的請求；又或者當想要同時間API能處理更多的請求，我們需要async的機制。
why async? performance.

早期的Ruby實現async機制的做法：透過 threads

Ruby透過threads的確能實現async的機制，但也有非常多的缺點：

1. Thread之間容易產生 Race condition 。
2. Thread 的數量是有限制的，頂多只能操控數千個。

以下是一個簡單操作 Thread 來達到async的方式：

Async Ruby

作者提到了目前Ruby實作async時的四種作法：

1. Processes
2. Ractors, ruby actors，是Ruby 3.20的feature，尚未release。
3. Threads
4. Async

Async 的優秀的點在於他能非常輕易的擴展，以下舉幾個基於 Async 而擴展出去實踐不同服務非同步機制的gem。
1. async-http (a featureful HTTP client)
2. async-await (syntax sugar for Async)
3. falcon (HTTP server built around Async core)
4. async-redis (Redis client)
5. async-websocket

如果上面的例子改寫成使用async的ruby，會長得如何呢？

所有需要 Async 的執行內容會包在 block裡面，像這樣的形式：

Async do |task|
  task.async do |subtask|
    subtask.async do |subsubtask|
     #...
    end
    #...
  end
  # task.async...
end

除此之外，Async搭配其他原本慣用的method或慣用的套件時，也能完美的結合。

例如我們用原本的 URI 的方式以及 HTTParty 來執行開啟網頁：

再來另外一個例子，展現Async與其他套件method的搭配是完全沒有問題的。

採async執行其他不同服務

此外作者在影片裡也在 Async 的 block 分別加了10次～100次的 iteration 重複執行這些已async的服務，在100次的 iteration 執行完的時間約為 3.75 秒。是可接受的結果，因為還有一些例如網路延遲等狀況需要考量進去。

實踐async的三大概念

1. Event reactor
2. Fibers
3. Fiber scheduler

Event reactor

有些語言機制下會叫做 “event system” 或者 “event loop”

這是所有程式語言實踐 async 的基礎。在Ruby 是以 nio4r這個 libev wrapper做基礎實踐。它有點類似 linux 的 epoll 機制、或是 mac 上的 kqueue，有著高效率使用資源以及擴展性高的特色。主要作為底層 I/O 事件的通知 (I/O event notifications)。

Fibers

Async ruby registers fibers (纖程) as event reactor “resumables”.
(不太確定中文怎麼翻譯比較恰當，因此把原文寫下來。)

你的程式碼會 順序式(sequentially)的執行在 task block；而task 在使用 'task.async {}’時執行 非同步式(asynchronously)的處理。

Fiber scheduler

這是 ruby 3.0 裡重要發表的一項 feature，用來調節 fibers的機制。

重要問題1: async 目前支援 Ruby on Rails 嗎？

目前不行 (2021/11/13)
因為 ActiveRecord 目前不支援 Async gem，還有許多需要調整的地方。但如果不涉及 ActiveRecord 的部分，仍然可以在Rails的框架中使用。

重要問題2: 目前 Async gem 在 ruby 已經正式發佈了嗎？

是，Async gem 經過了漫長且秘密開發期，目前已經發布了穩定正式版本，也開始有一些企業正在使用了。