sialvsic的Tech空间

# Node.js 进程

Node 进程管理

# 进程与线程

# 进程

进程 Process 是计算机中的程序关于某数据集合上的一次运行活动，是系统进行资源分配和调度的基本单位，是操作系统结构的基础，进程是线程的容器。进程是资源分配的最小单位。我们启动一个服务、运行一个实例，就是开一个服务进程，例如 Java 里的 JVM 本身就是一个进程，Node.js 里通过 node app.js 开启一个服务进程，多进程就是进程的复制（fork），fork 出来的每个进程都拥有自己的独立空间地址、数据栈，一个进程无法访问另外一个进程里定义的变量、数据结构，只有建立了 IPC 通信，进程之间才可数据共享

# 线程

线程是操作系统能够进行运算调度的最小单位，首先我们要清楚线程是隶属于进程的，被包含于进程之中。一个线程只能隶属于一个进程，但是一个进程是可以拥有多个线程的。

单线程就是一个进程只开一个线程，Javascript 就是属于单线程。使用单线程语言编码时切勿有过多耗时的同步操作，否则线程会造成阻塞，导致后续响应无法处理。

  • Node.js 虽然是单线程模型，但是其基于事件驱动、异步非阻塞模式，可以应用于高并发场景，避免了线程创建、线程之间上下文切换所产生的资源开销。
  • 当你的项目中需要有大量计算，CPU 耗时的操作时候，要注意考虑开启多进程来完成了。
  • Node.js 开发过程中，错误会引起整个应用退出，应用的健壮性值得考验，尤其是错误的异常抛出，以及进程守护是必须要做的。
  • 单线程无法利用多核 CPU，但是后来 Node.js 提供的 API 以及一些第三方工具相应都得到了解决

# Node.js 中的进程与线程

Node.js 是 Javascript 在服务端的运行环境，构建在 chrome 的 V8 引擎之上，基于事件驱动、非阻塞 I/O 模型，充分利用操作系统提供的异步 I/O 进行多任务的执行，适合于 I/O 密集型的应用场景，因为异步，程序无需阻塞等待结果返回，而是基于回调通知的机制，原本同步模式等待的时间，则可以用来处理其它任务。

在单核 CPU 系统之上我们采用 单进程 + 单线程 的模式来开发。在多核 CPU 系统之上，可以通过 child_process.fork开启多个进程（Node.js 在 v0.8 版本之后新增了 Cluster 来实现多进程架构） ，即 多进程 + 单线程 模式。

注意：开启多进程不是为了解决高并发，主要是解决了单进程模式下 Node.js CPU 利用率不足的情况，充分利用多核 CPU 的性能。

Node 是单线程的指的是JavaScript的执行是单线程的(开发者编写的代码运行在单线程环境中)，但 Javascript 的宿主环境，无论是 Node 还是浏览器都是多线程的。因为 libuv 中有线程池的概念存在的，libuv 会通过类似线程池的实现来模拟不同操作系统的异步调用，这对开发者来说是不可见的。

# Node.js 进程

Node.js 中的进程 Process 是一个全局对象，常见的方法和属性：

  • process.env：环境变量，例如通过 process.env.NODE_ENV 获取不同环境项目配置信息
  • process.nextTick：这个在谈及 Event Loop 时经常为会提到
  • process.pid：获取当前进程 id
  • process.ppid：当前进程对应的父进程
  • process.cwd()：获取当前进程工作目录
  • process.platform：获取当前进程运行的操作系统平台
  • process.uptime()：当前进程已运行时间，例如：pm2 守护进程的 uptime 值
  • 进程事件：process.on('uncaughtException', cb) 捕获异常信息、process.on('exit', cb）进程退出监听
  • 三个标准流：process.stdout 标准输出、process.stdin 标准输入、process.stderr 标准错误输出
  • process.title 指定进程名称，有的时候需要给进程指定一个名称

process 提供了 3 个标准流。需要注意的是，它们有些在某些时候是同步阻塞的（请见文档）

  • process.stderr：WriteStream 类型，console.error 的底层实现，默认对应屏幕
  • process.stdout：WriteStream 类型，console.log 的底层实现，默认对应屏幕
  • process.stdin：ReadStream 类型，默认对应键盘输入

# Node.js 创建进程

可以通过child_process和cluster模块实现

参考：子进程

# Node.js 进程间通信

前面讲解的无论是 child_process 模块，还是 cluster 模块，都需要主进程和工作进程之间的通信。通过 fork()或者其他 API，创建了子进程之后，为了实现父子进程之间的通信，父子进程之间才能通过 message 和 send()传递信息。

IPC的全称是 Inter-Process Communication，即进程间通信。它的目的是为了让不同的进程能够互相访问资源并进行协调工作。实现进程间通信的技术有很多，如命名管道，匿名管道，socket，信号量，共享内存，消息队列等。Node 中实现 IPC 通道是依赖于 libuv。windows 下由命名管道(name pipe)实现，\*nix 系统则采用 Unix Domain Socket 实现。表现在应用层上的进程间通信只有简单的 message事件和 send()方法

node-002

IPC 通信管道是如何创建的

node-003

父进程在实际创建子进程之前，会创建 IPC 通道并监听它，然后才真正的创建出子进程，这个过程中也会通过环境变量（NODE_CHANNEL_FD）告诉子进程这个 IPC 通道的文件描述符。子进程在启动的过程中，根据文件描述符去连接这个已存在的 IPC 通道，从而完成父子进程之间的连接

# Node.js线程

worker_threads 模块允许使用并行执行 JavaScript 的线程

const {
  Worker, isMainThread, parentPort, workerData
} = require('worker_threads');

if (isMainThread) {
  module.exports = function parseJSAsync(script) {
    return new Promise((resolve, reject) => {
      const worker = new Worker(__filename, {
        workerData: script
      });
      worker.on('message', resolve);
      worker.on('error', reject);
      worker.on('exit', (code) => {
        if (code !== 0)
          reject(new Error(`Worker stopped with exit code ${code}`));
      });
    });
  };
} else {
  const { parse } = require('some-js-parsing-library');
  const script = workerData;
  parentPort.postMessage(parse(script));
}

# 参考

  1. Node.js 子进程：你需要知道的一切 (opens new window)

← Node.js 子进程 →

陕ICP备20004732号-3