folly::IOThreadPoolExecutor — libevent 기반 I/O pool
한 줄 요약:
IOThreadPoolExecutor는 worker thread마다EventBase를 두어 file descriptor 이벤트와 timer를 처리한다. 동일 pool 안의 다른 thread에 dispatch도 지원한다.
#동기 — I/O가 CPU와 다른 이유
CPU 작업은 thread를 점유하다 완료된다. I/O 작업은 대기 시간이 길다. read/write가 1ms 이내에 끝나더라도 그동안 CPU thread를 들고 있을 이유가 없다.
해법은 두 가지다.
- blocking I/O + 많은 thread — thread 수 = 동시 연결 수
- non-blocking I/O + event loop — thread 수 = CPU 코어
Folly는 (2)를 택했다. IOThreadPoolExecutor의 각 worker는 libevent 기반 event loop을 돈다. 동시에 수천 연결을 몇 개의 thread로 처리한다.
#기본 사용
#include <folly/executors/IOThreadPoolExecutor.h>#include <folly/io/async/EventBase.h>
folly::IOThreadPoolExecutor io(4); // 4 EventBase, 각 thread당 1개
// EventBase 직접 가져오기auto* evb = io.getEventBase(); // round-robin으로 선택
evb->runInEventBaseThread([] { // 이 lambda는 EventBase loop 안에서 실행됨 registerSocket(...);});
// 또는 add()로 단순 scheduleio.add([] { doIoWork(); });#구조
// folly/executors/IOThreadPoolExecutor.h (요약)class IOThreadPoolExecutor : public IOExecutor, public ThreadPoolExecutor { public: IOThreadPoolExecutor( size_t numThreads, std::shared_ptr<ThreadFactory> threadFactory = std::make_shared<NamedThreadFactory>("IOThreadPool"), folly::EventBaseManager* ebm = folly::EventBaseManager::get(), Options options = {});
EventBase* getEventBase() override; // round-robin std::vector<EventBase*> getAllEventBases(); void add(Func) override;};getEventBase()는 round-robin으로 worker를 고른다. 같은 connection은 같은 EventBase에 pin하는 게 권장이다(cache locality + lock-free state).
#EventBase per thread 모델
Pool (4 threads)├── Thread 0 ── EventBase 0 ── [event_base_loop()]├── Thread 1 ── EventBase 1 ── [event_base_loop()]├── Thread 2 ── EventBase 2 ── [event_base_loop()]└── Thread 3 ── EventBase 3 ── [event_base_loop()]각 thread는 자기 EventBase의 loop만 돈다. 다른 EventBase의 state에 직접 접근하면 race다. 반드시 evb->runInEventBaseThread(fn)으로 cross-thread message를 보낸다.
#CPU vs IO pool — 분리의 이유
// 안티패턴 — 같은 pool로 CPU + I/Ofolly::CPUThreadPoolExecutor pool(8);pool.add([] { auto data = read(fd, ...); // blocking I/O → CPU thread starve process(data);});
// 권장 — 분리folly::IOThreadPoolExecutor io(2);folly::CPUThreadPoolExecutor cpu(8);
io.getEventBase()->runInEventBaseThread([&] { auto data = readAsync(fd); // non-blocking data.via(&cpu).thenValue(process);});I/O thread는 대부분 idle이지만 수많은 event를 처리해야 한다. CPU thread는 항상 busy이지만 blocking이 없어야 한다. 분리하면 둘 다 효율적이다.
#EventBase와의 관계
IOThreadPoolExecutor는 EventBase들을 소유한다. 단일 EventBase를 직접 만들어 single-threaded I/O loop을 돌릴 수도 있다.
// 단일 EventBase — single threadfolly::EventBase evb;std::thread t([&] { evb.loopForever(); });
evb.runInEventBaseThread([] { ... });
evb.terminateLoopSoon();t.join();IOThreadPoolExecutor는 이를 N개 thread로 확장한 모양이다.
#사용 패턴
#1. Socket 등록
class MyClient : public folly::AsyncSocket::ConnectCallback { void connectSuccess() noexcept override { ... } void connectErr(folly::AsyncSocketException const&) noexcept override { ... }};
io.getEventBase()->runInEventBaseThread([&] { auto sock = folly::AsyncSocket::newSocket(io.getEventBase()); sock->connect(&client, addr);});#2. Timer
io.getEventBase()->runAfterDelay( [] { LOG(INFO) << "5s elapsed"; }, 5000);#3. Future continuation
fetchAsync(url) .via(io.getEventBase()) // EventBase는 Executor 인터페이스 구현 .thenValue([](Response r) { ... });EventBase는 folly::Executor를 구현하므로 .via(eb)로 직접 바인딩된다.
#Connection pinning
// 같은 connection은 같은 EventBase에 pinclass Connection { folly::EventBase* evb_; // 생성 시 한 번 정함
public: Connection(folly::IOThreadPoolExecutor& pool) : evb_(pool.getEventBase()) {}
void send(Msg m) { evb_->runInEventBaseThread([this, m = std::move(m)]() mutable { writeImpl(std::move(m)); }); }};연결마다 다른 EventBase를 쓰면 state lock이 필요하다. 같은 EventBase로 pin하면 모든 I/O가 single-threaded 의미가 되어 lock이 사라진다.
#코드 리뷰 포인트
- CPU 작업이 IO pool에서 도는가?
.via(&cpu_pool)로 옮긴다. - EventBase state에 외부 thread가 직접 접근하는가?
runInEventBaseThread사용. - connection이 매번 다른 EventBase로 흩어지는가? pin 패턴 검토.
- thread 수가 CPU 코어 수와 일치하는가? I/O pool은 보통 CPU 코어 수의 절반으로 충분하다.
#자주 보는 안티패턴
// 1. IOThreadPoolExecutor에서 blocking callio.add([] { std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(1)); // EventBase loop 멈춤});
// 2. 다른 EventBase의 socket을 직접 조작auto* other = io.getAllEventBases()[1];sock->setEventBase(other); // race — other가 loop 중일 수 있음
// 3. EventBase loop이 안 도는데 schedulefolly::EventBase evb;evb.runAfterDelay([] { ... }, 1000);// evb.loopForever() 호출 안 함 — callback 실행 안 됨
// 4. IO pool에서 expensive computationio.add([&] { for (auto& item : million_items) compute(item); // 다른 connection이 처리 안 됨});#std와 비교
표준에는 없다. C++26 std::execution의 std::execution::io_context(가칭)가 등장할 가능성이 있다. asio의 io_context와 개념적으로 유사하다.
folly::EventBase ≈ asio::io_contextfolly::IOThreadPoolExecutor ≈ multi-threaded io_context poolrunInEventBaseThread ≈ post() / dispatch()#정리
IOThreadPoolExecutor는 worker thread마다 EventBase를 두어 libevent 기반 I/O를 처리한다.- 각 EventBase의 state는 해당 thread에서만 접근한다. cross-thread는
runInEventBaseThread로. - I/O와 CPU 작업을 별도 pool로 분리해 starvation을 피한다.
- 같은 connection은 같은 EventBase에 pin해 lock을 제거한다.
EventBase는Executor인터페이스를 구현해 Future.via(eb)로 바인딩 가능하다.- C++26 표준이 도착하면
std::execution::io_context로 대체 가능한 영역이다.
#다음 편
Part 3-04: ManualExecutor에서 결정적 테스트를 위한 수동 진행 executor를 본다.
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