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Folly Code Review · 15/89

folly::IOThreadPoolExecutor — libevent 기반 I/O pool

· Hawk · 3분 읽기

한 줄 요약: IOThreadPoolExecutor는 worker thread마다 EventBase를 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.

  1. blocking I/O + 많은 thread — thread 수 = 동시 연결 수
  2. 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 가져오기
auto* evb = io.getEventBase(); // round-robin으로 선택
evb->runInEventBaseThread([] {
// 이 lambda는 EventBase loop 안에서 실행됨
registerSocket(...);
});
// 또는 add()로 단순 schedule
io.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/O
folly::CPUThreadPoolExecutor pool(8);
pool.add([] {
auto data = read(fd, ...); // blocking I/O → CPU thread starve
process(data);
});
// 권장 — 분리
folly::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 thread
folly::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) { ... });

EventBasefolly::Executor를 구현하므로 .via(eb)로 직접 바인딩된다.

#Connection pinning

// 같은 connection은 같은 EventBase에 pin
class 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? runInEventBaseThread 사용.
  • 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 call
io.add([] {
std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(1)); // EventBase loop 멈춤
});
// 2. 다른 EventBase의 socket을 직접 조작
auto* other = io.getAllEventBases()[1];
sock->setEventBase(other); // race — other가 loop 중일 수 있음
// 3. EventBase loop이 안 도는데 schedule
folly::EventBase evb;
evb.runAfterDelay([] { ... }, 1000);
// evb.loopForever() 호출 안 함 — callback 실행 안 됨
// 4. IO pool에서 expensive computation
io.add([&] {
for (auto& item : million_items) compute(item); // 다른 connection이 처리 안 됨
});

#std와 비교

표준에는 없다. C++26 std::executionstd::execution::io_context(가칭)가 등장할 가능성이 있다. asio의 io_context와 개념적으로 유사하다.

folly::EventBase ≈ asio::io_context
folly::IOThreadPoolExecutor ≈ multi-threaded io_context pool
runInEventBaseThread ≈ 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.
  • EventBaseExecutor 인터페이스를 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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