深入理解Node.js 進(jìn)程與線程(8000字長(zhǎng)文徹底搞懂)

作者：koala 2019-08-15 14:42:24

進(jìn)程與線程是一個(gè)程序員的必知概念，面試經(jīng)常被問(wèn)及，但是一些文章內(nèi)容只是講講理論知識(shí)，可能一些小伙伴并沒(méi)有真的理解，在實(shí)際開發(fā)中應(yīng)用也比較少。本篇文章除了介紹概念，通過(guò)Node.js 的角度講解進(jìn)程與線程，并且講解一些在項(xiàng)目中的實(shí)戰(zhàn)的應(yīng)用，讓你不僅能迎戰(zhàn)面試官還可以在實(shí)戰(zhàn)中完美應(yīng)用。

前言

[[273852]]

文章導(dǎo)覽

面試會(huì)問(wèn)

Node.js是單線程嗎?
Node.js 做耗時(shí)的計(jì)算時(shí)候，如何避免阻塞?
Node.js如何實(shí)現(xiàn)多進(jìn)程的開啟和關(guān)閉?
Node.js可以創(chuàng)建線程嗎?
你們開發(fā)過(guò)程中如何實(shí)現(xiàn)進(jìn)程守護(hù)的?
除了使用第三方模塊，你們自己是否封裝過(guò)一個(gè)多進(jìn)程架構(gòu)?

進(jìn)程

進(jìn)程Process是計(jì)算機(jī)中的程序關(guān)于某數(shù)據(jù)集合上的一次運(yùn)行活動(dòng)，是系統(tǒng)進(jìn)行資源分配和調(diào)度的基本單位，是操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，進(jìn)程是線程的容器(來(lái)自百科)。進(jìn)程是資源分配的最小單位。我們啟動(dòng)一個(gè)服務(wù)、運(yùn)行一個(gè)實(shí)例，就是開一個(gè)服務(wù)進(jìn)程，例如 Java 里的 JVM 本身就是一個(gè)進(jìn)程，Node.js 里通過(guò) node app.js 開啟一個(gè)服務(wù)進(jìn)程，多進(jìn)程就是進(jìn)程的復(fù)制(fork)，fork 出來(lái)的每個(gè)進(jìn)程都擁有自己的獨(dú)立空間地址、數(shù)據(jù)棧，一個(gè)進(jìn)程無(wú)法訪問(wèn)另外一個(gè)進(jìn)程里定義的變量、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，只有建立了 IPC 通信，進(jìn)程之間才可數(shù)據(jù)共享。

Node.js開啟服務(wù)進(jìn)程例子

const http = require('http');  
const server = http.createServer(); 
server.listen(3000,()=>{ 
    process.title='程序員成長(zhǎng)指北測(cè)試進(jìn)程'; 
    console.log('進(jìn)程id',process.pid) 
})

運(yùn)行上面代碼后，以下為 Mac 系統(tǒng)自帶的監(jiān)控工具 “活動(dòng)監(jiān)視器” 所展示的效果，可以看到我們剛開啟的 Nodejs 進(jìn)程 7663

線程

線程是操作系統(tǒng)能夠進(jìn)行運(yùn)算調(diào)度的最小單位，首先我們要清楚線程是隸屬于進(jìn)程的，被包含于進(jìn)程之中。一個(gè)線程只能隸屬于一個(gè)進(jìn)程，但是一個(gè)進(jìn)程是可以擁有多個(gè)線程的。

單線程

單線程就是一個(gè)進(jìn)程只開一個(gè)線程

Javascript 就是屬于單線程，程序順序執(zhí)行(這里暫且不提JS異步)，可以想象一下隊(duì)列，前面一個(gè)執(zhí)行完之后，后面才可以執(zhí)行，當(dāng)你在使用單線程語(yǔ)言編碼時(shí)切勿有過(guò)多耗時(shí)的同步操作，否則線程會(huì)造成阻塞，導(dǎo)致后續(xù)響應(yīng)無(wú)法處理。你如果采用 Javascript 進(jìn)行編碼時(shí)候，請(qǐng)盡可能的利用Javascript異步操作的特性。

經(jīng)典計(jì)算耗時(shí)造成線程阻塞的例子

const http = require('http'); 
const longComputation = () => { 
  let sum = 0; 
  for (let i = 0; i < 1e10; i++) { 
    sum += i; 
  }; 
  return sum; 
}; 
const server = http.createServer(); 
server.on('request', (req, res) => { 
  if (req.url === '/compute') { 
    console.info('計(jì)算開始',new Date()); 
    const sum = longComputation(); 
    console.info('計(jì)算結(jié)束',new Date()); 
    return res.end(`Sum is ${sum}`); 
  } else { 
    res.end('Ok') 
  } 
}); 
 
server.listen(3000); 
//打印結(jié)果 
//計(jì)算開始 2019-07-28T07:08:49.849Z 
//計(jì)算結(jié)束 2019-07-28T07:09:04.522Z

的時(shí)候，如果想要調(diào)用其他的路由地址比如127.0.0.1/大約需要15秒時(shí)間，也可以說(shuō)一個(gè)用戶請(qǐng)求完第一個(gè)compute接口后需要等待15秒，這對(duì)于用戶來(lái)說(shuō)是極其不友好的。下文我會(huì)通過(guò)創(chuàng)建多進(jìn)程的方式child_process.fork 和cluster 來(lái)解決解決這個(gè)問(wèn)題。

單線程的一些說(shuō)明

Node.js 雖然是單線程模型，但是其基于事件驅(qū)動(dòng)、異步非阻塞模式，可以應(yīng)用于高并發(fā)場(chǎng)景，避免了線程創(chuàng)建、線程之間上下文切換所產(chǎn)生的資源開銷。
當(dāng)你的項(xiàng)目中需要有大量計(jì)算，CPU 耗時(shí)的操作時(shí)候，要注意考慮開啟多進(jìn)程來(lái)完成了。
Node.js 開發(fā)過(guò)程中，錯(cuò)誤會(huì)引起整個(gè)應(yīng)用退出，應(yīng)用的健壯性值得考驗(yàn)，尤其是錯(cuò)誤的異常拋出，以及進(jìn)程守護(hù)是必須要做的。
單線程無(wú)法利用多核CPU，但是后來(lái)Node.js 提供的API以及一些第三方工具相應(yīng)都得到了解決，文章后面都會(huì)講到。

Node.js 中的進(jìn)程與線程

Node.js 是 Javascript 在服務(wù)端的運(yùn)行環(huán)境，構(gòu)建在 chrome 的 V8 引擎之上，基于事件驅(qū)動(dòng)、非阻塞I/O模型，充分利用操作系統(tǒng)提供的異步 I/O 進(jìn)行多任務(wù)的執(zhí)行，適合于 I/O 密集型的應(yīng)用場(chǎng)景，因?yàn)楫惒剑绦驘o(wú)需阻塞等待結(jié)果返回，而是基于回調(diào)通知的機(jī)制，原本同步模式等待的時(shí)間，則可以用來(lái)處理其它任務(wù)，

科普：在 Web 服務(wù)器方面，著名的 Nginx 也是采用此模式(事件驅(qū)動(dòng))，避免了多線程的線程創(chuàng)建、線程上下文切換的開銷，Nginx 采用 C 語(yǔ)言進(jìn)行編寫，主要用來(lái)做高性能的 Web 服務(wù)器，不適合做業(yè)務(wù)。

Web業(yè)務(wù)開發(fā)中，如果你有高并發(fā)應(yīng)用場(chǎng)景那么 Node.js 會(huì)是你不錯(cuò)的選擇。

在單核 CPU 系統(tǒng)之上我們采用單進(jìn)程 + 單線程的模式來(lái)開發(fā)。在多核 CPU 系統(tǒng)之上，可以通過(guò) child_process.fork 開啟多個(gè)進(jìn)程(Node.js 在 v0.8 版本之后新增了Cluster 來(lái)實(shí)現(xiàn)多進(jìn)程架構(gòu)) ，即多進(jìn)程 + 單線程模式。注意：開啟多進(jìn)程不是為了解決高并發(fā)，主要是解決了單進(jìn)程模式下 Node.js CPU 利用率不足的情況，充分利用多核 CPU 的性能。

Node.js 中的進(jìn)程

process 模塊

Node.js 中的進(jìn)程 Process 是一個(gè)全局對(duì)象，無(wú)需 require 直接使用，給我們提供了當(dāng)前進(jìn)程中的相關(guān)信息。官方文檔提供了詳細(xì)的說(shuō)明，感興趣的可以親自實(shí)踐下 Process 文檔。

process.env：環(huán)境變量，例如通過(guò) process.env.NODE_ENV 獲取不同環(huán)境項(xiàng)目配置信息
process.nextTick：這個(gè)在談及 Event Loop 時(shí)經(jīng)常為會(huì)提到
process.pid：獲取當(dāng)前進(jìn)程id
process.ppid：當(dāng)前進(jìn)程對(duì)應(yīng)的父進(jìn)程
process.cwd()：獲取當(dāng)前進(jìn)程工作目錄，
process.platform：獲取當(dāng)前進(jìn)程運(yùn)行的操作系統(tǒng)平臺(tái)
process.uptime()：當(dāng)前進(jìn)程已運(yùn)行時(shí)間，例如：pm2 守護(hù)進(jìn)程的 uptime 值
進(jìn)程事件：process.on(‘uncaughtException’, cb) 捕獲異常信息、process.on(‘exit’, cb)進(jìn)程推出監(jiān)聽
三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)流：process.stdout 標(biāo)準(zhǔn)輸出、process.stdin 標(biāo)準(zhǔn)輸入、process.stderr 標(biāo)準(zhǔn)錯(cuò)誤輸出
process.title 指定進(jìn)程名稱，有的時(shí)候需要給進(jìn)程指定一個(gè)名稱

以上僅列舉了部分常用到功能點(diǎn)，除了 Process 之外 Node.js 還提供了 child_process 模塊用來(lái)對(duì)子進(jìn)程進(jìn)行操作，在下文 Nodejs進(jìn)程創(chuàng)建會(huì)繼續(xù)講述。

Node.js 進(jìn)程創(chuàng)建

進(jìn)程創(chuàng)建有多種方式，本篇文章以child_process模塊和cluster模塊進(jìn)行講解。

child_process模塊

child_process 是 Node.js 的內(nèi)置模塊，官網(wǎng)地址：

child_process 官網(wǎng)地址：http://nodejs.cn/api/child_pr...

幾個(gè)常用函數(shù)：

四種方式

child_process.spawn()：適用于返回大量數(shù)據(jù)，例如圖像處理，二進(jìn)制數(shù)據(jù)處理。
child_process.exec()：適用于小量數(shù)據(jù)，maxBuffer 默認(rèn)值為 200 * 1024 超出這個(gè)默認(rèn)值將會(huì)導(dǎo)致程序崩潰，數(shù)據(jù)量過(guò)大可采用 spawn。
child_process.execFile()：類似 child_process.exec()，區(qū)別是不能通過(guò) shell 來(lái)執(zhí)行，不支持像 I/O 重定向和文件查找這樣的行為
child_process.fork()：衍生新的進(jìn)程，進(jìn)程之間是相互獨(dú)立的，每個(gè)進(jìn)程都有自己的 V8 實(shí)例、內(nèi)存，系統(tǒng)資源是有限的，不建議衍生太多的子進(jìn)程出來(lái)，通長(zhǎng)根據(jù)系統(tǒng) CPU 核心數(shù)設(shè)置。

CPU 核心數(shù)這里特別說(shuō)明下，fork 確實(shí)可以開啟多個(gè)進(jìn)程，但是并不建議衍生出來(lái)太多的進(jìn)程，cpu核心數(shù)的獲取方式const cpus = require('os').cpus();,這里 cpus 返回一個(gè)對(duì)象數(shù)組，包含所安裝的每個(gè) CPU/內(nèi)核的信息，二者總和的數(shù)組哦。假設(shè)主機(jī)裝有兩個(gè)cpu，每個(gè)cpu有4個(gè)核，那么總核數(shù)就是8。

fork開啟子進(jìn)程 Demo

fork開啟子進(jìn)程解決文章起初的計(jì)算耗時(shí)造成線程阻塞。

在進(jìn)行 compute 計(jì)算時(shí)創(chuàng)建子進(jìn)程，子進(jìn)程計(jì)算完成通過(guò) send 方法將結(jié)果發(fā)送給主進(jìn)程，主進(jìn)程通過(guò) message 監(jiān)聽到信息后處理并退出。

fork_app.js

const http = require('http'); 
const fork = require('child_process').fork; 
 
const server = http.createServer((req, res) => { 
    if(req.url == '/compute'){ 
        const compute = fork('./fork_compute.js'); 
        compute.send('開啟一個(gè)新的子進(jìn)程'); 
 
        // 當(dāng)一個(gè)子進(jìn)程使用 process.send() 發(fā)送消息時(shí)會(huì)觸發(fā) 'message' 事件 
        compute.on('message', sum => { 
            res.end(`Sum is ${sum}`); 
            compute.kill(); 
        }); 
 
        // 子進(jìn)程監(jiān)聽到一些錯(cuò)誤消息退出 
        compute.on('close', (code, signal) => { 
            console.log(`收到close事件，子進(jìn)程收到信號(hào) ${signal} 而終止，退出碼 ${code}`); 
            compute.kill(); 
        }) 
    }else{ 
        res.end(`ok`); 
    } 
}); 
server.listen(3000, 127.0.0.1, () => { 
    console.log(`server started at http://${127.0.0.1}:${3000}`); 
});

fork_compute.js

針對(duì)文初需要進(jìn)行計(jì)算的的例子我們創(chuàng)建子進(jìn)程拆分出來(lái)單獨(dú)進(jìn)行運(yùn)算。

const computation = () => { 
    let sum = 0; 
    console.info('計(jì)算開始'); 
    console.time('計(jì)算耗時(shí)'); 
 
    for (let i = 0; i < 1e10; i++) { 
        sum += i 
    }; 
 
    console.info('計(jì)算結(jié)束'); 
    console.timeEnd('計(jì)算耗時(shí)'); 
    return sum; 
}; 
 
process.on('message', msg => { 
    console.log(msg, 'process.pid', process.pid); // 子進(jìn)程id 
    const sum = computation(); 
 
    // 如果Node.js進(jìn)程是通過(guò)進(jìn)程間通信產(chǎn)生的，那么，process.send()方法可以用來(lái)給父進(jìn)程發(fā)送消息 
    process.send(sum); 
})

cluster模塊

cluster 開啟子進(jìn)程Demo

const http = require('http'); 
const numCPUs = require('os').cpus().length; 
const cluster = require('cluster'); 
if(cluster.isMaster){ 
    console.log('Master proces id is',process.pid); 
    // fork workers 
    for(let i= 0;i<numCPUs;i++){ 
        cluster.fork(); 
    } 
    cluster.on('exit',function(worker,code,signal){ 
        console.log('worker process died,id',worker.process.pid) 
    }) 
}else{ 
    // Worker可以共享同一個(gè)TCP連接 
    // 這里是一個(gè)http服務(wù)器 
    http.createServer(function(req,res){ 
        res.writeHead(200); 
        res.end('hello word'); 
    }).listen(8000); 
 
}

cluster原理分析

cluster模塊調(diào)用fork方法來(lái)創(chuàng)建子進(jìn)程，該方法與child_process中的fork是同一個(gè)方法。

cluster模塊采用的是經(jīng)典的主從模型，Cluster會(huì)創(chuàng)建一個(gè)master，然后根據(jù)你指定的數(shù)量復(fù)制出多個(gè)子進(jìn)程，可以使用cluster.isMaster屬性判斷當(dāng)前進(jìn)程是master還是worker(工作進(jìn)程)。由master進(jìn)程來(lái)管理所有的子進(jìn)程，主進(jìn)程不負(fù)責(zé)具體的任務(wù)處理，主要工作是負(fù)責(zé)調(diào)度和管理。

cluster模塊使用內(nèi)置的負(fù)載均衡來(lái)更好地處理線程之間的壓力，該負(fù)載均衡使用了Round-robin算法(也被稱之為循環(huán)算法)。當(dāng)使用Round-robin調(diào)度策略時(shí)，master accepts()所有傳入的連接請(qǐng)求，然后將相應(yīng)的TCP請(qǐng)求處理發(fā)送給選中的工作進(jìn)程(該方式仍然通過(guò)IPC來(lái)進(jìn)行通信)。

開啟多進(jìn)程時(shí)候端口疑問(wèn)講解：如果多個(gè)Node進(jìn)程監(jiān)聽同一個(gè)端口時(shí)會(huì)出現(xiàn) Error:listen EADDRIUNS的錯(cuò)誤，而cluster模塊為什么可以讓多個(gè)子進(jìn)程監(jiān)聽同一個(gè)端口呢?原因是master進(jìn)程內(nèi)部啟動(dòng)了一個(gè)TCP服務(wù)器，而真正監(jiān)聽端口的只有這個(gè)服務(wù)器，當(dāng)來(lái)自前端的請(qǐng)求觸發(fā)服務(wù)器的connection事件后，master會(huì)將對(duì)應(yīng)的socket具柄發(fā)送給子進(jìn)程。

child_process 模塊與cluster 模塊總結(jié)

無(wú)論是 child_process 模塊還是 cluster 模塊，為了解決 Node.js 實(shí)例單線程運(yùn)行，無(wú)法利用多核 CPU 的問(wèn)題而出現(xiàn)的。核心就是父進(jìn)程(即 master 進(jìn)程)負(fù)責(zé)監(jiān)聽端口，接收到新的請(qǐng)求后將其分發(fā)給下面的 worker 進(jìn)程。

cluster模塊的一個(gè)弊端：

cluster內(nèi)部隱時(shí)的構(gòu)建TCP服務(wù)器的方式來(lái)說(shuō)對(duì)使用者確實(shí)簡(jiǎn)單和透明了很多，但是這種方式無(wú)法像使用child_process那樣靈活，因?yàn)橐恢敝鬟M(jìn)程只能管理一組相同的工作進(jìn)程，而自行通過(guò)child_process來(lái)創(chuàng)建工作進(jìn)程，一個(gè)主進(jìn)程可以控制多組進(jìn)程。原因是child_process操作子進(jìn)程時(shí)，可以隱式的創(chuàng)建多個(gè)TCP服務(wù)器，對(duì)比上面的兩幅圖應(yīng)該能理解我說(shuō)的內(nèi)容。

Node.js進(jìn)程通信原理

前面講解的無(wú)論是child_process模塊，還是cluster模塊，都需要主進(jìn)程和工作進(jìn)程之間的通信。通過(guò)fork()或者其他API，創(chuàng)建了子進(jìn)程之后，為了實(shí)現(xiàn)父子進(jìn)程之間的通信，父子進(jìn)程之間才能通過(guò)message和send()傳遞信息。

IPC這個(gè)詞我想大家并不陌生，不管那一張開發(fā)語(yǔ)言只要提到進(jìn)程通信，都會(huì)提到它。IPC的全稱是Inter-Process Communication,即進(jìn)程間通信。它的目的是為了讓不同的進(jìn)程能夠互相訪問(wèn)資源并進(jìn)行協(xié)調(diào)工作。實(shí)現(xiàn)進(jìn)程間通信的技術(shù)有很多，如命名管道，匿名管道，socket，信號(hào)量，共享內(nèi)存，消息隊(duì)列等。Node中實(shí)現(xiàn)IPC通道是依賴于libuv。windows下由命名管道(name pipe)實(shí)現(xiàn)，*nix系統(tǒng)則采用Unix Domain Socket實(shí)現(xiàn)。表現(xiàn)在應(yīng)用層上的進(jìn)程間通信只有簡(jiǎn)單的message事件和send()方法，接口十分簡(jiǎn)潔和消息化。

IPC創(chuàng)建和實(shí)現(xiàn)示意圖

IPC通信管道是如何創(chuàng)建的

父進(jìn)程在實(shí)際創(chuàng)建子進(jìn)程之前，會(huì)創(chuàng)建IPC通道并監(jiān)聽它，然后才真正的創(chuàng)建出子進(jìn)程，這個(gè)過(guò)程中也會(huì)通過(guò)環(huán)境變量(NODE_CHANNEL_FD)告訴子進(jìn)程這個(gè)IPC通道的文件描述符。子進(jìn)程在啟動(dòng)的過(guò)程中，根據(jù)文件描述符去連接這個(gè)已存在的IPC通道，從而完成父子進(jìn)程之間的連接。

Node.js句柄傳遞

講句柄之前，先想一個(gè)問(wèn)題，send句柄發(fā)送的時(shí)候，真的是將服務(wù)器對(duì)象發(fā)送給了子進(jìn)程?

子進(jìn)程對(duì)象send()方法可以發(fā)送的句柄類型

net.Socket TCP套接字
net.Server TCP服務(wù)器，任意建立在TCP服務(wù)上的應(yīng)用層服務(wù)都可以享受它帶來(lái)的好處
net.Native C++層面的TCP套接字或IPC管道
dgram.Socket UDP套接字
dgram.Native C++層面的UDP套接字

send句柄發(fā)送原理分析

結(jié)合句柄的發(fā)送與還原示意圖更容易理解。

send()方法在將消息發(fā)送到IPC管道前，實(shí)際將消息組裝成了兩個(gè)對(duì)象，一個(gè)參數(shù)是hadler，另一個(gè)是message。message參數(shù)如下所示：

{ 
    cmd:'NODE_HANDLE', 
    type:'net.Server', 
    msg:message 
}

發(fā)送到IPC管道中的實(shí)際上是我們要發(fā)送的句柄文件描述符。這個(gè)message對(duì)象在寫入到IPC管道時(shí)，也會(huì)通過(guò)JSON.stringfy()進(jìn)行序列化。所以最終發(fā)送到IPC通道中的信息都是字符串，send()方法能發(fā)送消息和句柄并不意味著它能發(fā)送任何對(duì)象。

連接了IPC通道的子線程可以讀取父進(jìn)程發(fā)來(lái)的消息，將字符串通過(guò)JSON.parse()解析還原為對(duì)象后，才觸發(fā)message事件將消息傳遞給應(yīng)用層使用。在這個(gè)過(guò)程中，消息對(duì)象還要被進(jìn)行過(guò)濾處理，message.cmd的值如果以NODE_為前綴，它將響應(yīng)一個(gè)內(nèi)部事件internalMessage，如果message.cmd值為NODE_HANDLE,它將取出message.type值和得到的文件描述符一起還原出一個(gè)對(duì)應(yīng)的對(duì)象。

以發(fā)送的TCP服務(wù)器句柄為例，子進(jìn)程收到消息后的還原過(guò)程代碼如下:

function(message,handle,emit){ 
    var self = this; 
     
    var server = new net.Server(); 
    server.listen(handler,function(){ 
      emit(server); 
    }); 
}

這段還原代碼，子進(jìn)程根據(jù)message.type創(chuàng)建對(duì)應(yīng)的TCP服務(wù)器對(duì)象，然后監(jiān)聽到文件描述符上。由于底層細(xì)節(jié)不被應(yīng)用層感知，所以子進(jìn)程中，開發(fā)者會(huì)有一種服務(wù)器對(duì)象就是從父進(jìn)程中直接傳遞過(guò)來(lái)的錯(cuò)覺(jué)。

Node進(jìn)程之間只有消息傳遞，不會(huì)真正的傳遞對(duì)象，這種錯(cuò)覺(jué)是抽象封裝的結(jié)果。目前Node只支持我前面提到的幾種句柄，并非任意類型的句柄都能在進(jìn)程之間傳遞，除非它有完整的發(fā)送和還原的過(guò)程。

Node.js多進(jìn)程架構(gòu)模型

我們自己實(shí)現(xiàn)一個(gè)多進(jìn)程架構(gòu)守護(hù)Demo

編寫主進(jìn)程

master.js 主要處理以下邏輯：

創(chuàng)建一個(gè) server 并監(jiān)聽 3000 端口。
根據(jù)系統(tǒng) cpus 開啟多個(gè)子進(jìn)程
通過(guò)子進(jìn)程對(duì)象的 send 方法發(fā)送消息到子進(jìn)程進(jìn)行通信
在主進(jìn)程中監(jiān)聽了子進(jìn)程的變化，如果是自殺信號(hào)重新啟動(dòng)一個(gè)工作進(jìn)程。
主進(jìn)程在監(jiān)聽到退出消息的時(shí)候，先退出子進(jìn)程在退出主進(jìn)程

// master.js 
const fork = require('child_process').fork; 
const cpus = require('os').cpus(); 
 
const server = require('net').createServer(); 
server.listen(3000); 
process.title = 'node-master' 
 
const workers = {}; 
const createWorker = () => { 
    const worker = fork('worker.js') 
    worker.on('message', function (message) { 
        if (message.act === 'suicide') { 
            createWorker(); 
        } 
    }) 
    worker.on('exit', function(code, signal) { 
        console.log('worker process exited, code: %s signal: %s', code, signal); 
        delete workers[worker.pid]; 
    }); 
    worker.send('server', server); 
    workers[worker.pid] = worker; 
    console.log('worker process created, pid: %s ppid: %s', worker.pid, process.pid); 
} 
 
for (let i=0; i<cpus.length; i++) { 
    createWorker(); 
} 
 
process.once('SIGINT', close.bind(this, 'SIGINT')); // kill(2) Ctrl-C 
process.once('SIGQUIT', close.bind(this, 'SIGQUIT')); // kill(3) Ctrl-\ 
process.once('SIGTERM', close.bind(this, 'SIGTERM')); // kill(15) default 
process.once('exit', close.bind(this)); 
 
function close (code) { 
    console.log('進(jìn)程退出！', code); 
 
    if (code !== 0) { 
        for (let pid in workers) { 
            console.log('master process exited, kill worker pid: ', pid); 
            workers[pid].kill('SIGINT'); 
        } 
    } 
 
    process.exit(0); 
}

工作進(jìn)程

worker.js 子進(jìn)程處理邏輯如下：

創(chuàng)建一個(gè) server 對(duì)象，注意這里最開始并沒(méi)有監(jiān)聽 3000 端口
通過(guò) message 事件接收主進(jìn)程 send 方法發(fā)送的消息
監(jiān)聽 uncaughtException 事件，捕獲未處理的異常，發(fā)送自殺信息由主進(jìn)程重建進(jìn)程，子進(jìn)程在鏈接關(guān)閉之后退出

// worker.js 
const http = require('http'); 
const server = http.createServer((req, res) => { 
    res.writeHead(200, { 
        'Content-Type': 'text/plan' 
    }); 
    res.end('I am worker, pid: ' + process.pid + ', ppid: ' + process.ppid); 
    throw new Error('worker process exception!'); // 測(cè)試異常進(jìn)程退出、重啟 
}); 
 
let worker; 
process.title = 'node-worker' 
process.on('message', function (message, sendHandle) { 
    if (message === 'server') { 
        worker = sendHandle; 
        worker.on('connection', function(socket) { 
            server.emit('connection', socket); 
        }); 
    } 
}); 
 
process.on('uncaughtException', function (err) { 
    console.log(err); 
    process.send({act: 'suicide'}); 
    worker.close(function () { 
        process.exit(1); 
    }) 
})

Node.js 進(jìn)程守護(hù)

什么是進(jìn)程守護(hù)?

每次啟動(dòng) Node.js 程序都需要在命令窗口輸入命令 node app.js 才能啟動(dòng)，但如果把命令窗口關(guān)閉則Node.js 程序服務(wù)就會(huì)立刻斷掉。除此之外，當(dāng)我們這個(gè) Node.js 服務(wù)意外崩潰了就不能自動(dòng)重啟進(jìn)程了。這些現(xiàn)象都不是我們想要看到的，所以需要通過(guò)某些方式來(lái)守護(hù)這個(gè)開啟的進(jìn)程，執(zhí)行 node app.js 開啟一個(gè)服務(wù)進(jìn)程之后，我還可以在這個(gè)終端上做些別的事情，且不會(huì)相互影響。，當(dāng)出現(xiàn)問(wèn)題可以自動(dòng)重啟。

如何實(shí)現(xiàn)進(jìn)程守護(hù)

這里我只說(shuō)一些第三方的進(jìn)程守護(hù)框架，pm2 和 forever ，它們都可以實(shí)現(xiàn)進(jìn)程守護(hù)，底層也都是通過(guò)上面講的 child_process 模塊和 cluster 模塊實(shí)現(xiàn)的，這里就不再提它們的原理。

pm2 指定生產(chǎn)環(huán)境啟動(dòng)一個(gè)名為 test 的 node 服務(wù)

pm2 start app.js --env production --name test

pm2常用api

pm2 stop Name/processID 停止某個(gè)服務(wù)，通過(guò)服務(wù)名稱或者服務(wù)進(jìn)程ID
pm2 delete Name/processID 刪除某個(gè)服務(wù)，通過(guò)服務(wù)名稱或者服務(wù)進(jìn)程ID
pm2 logs [Name] 查看日志，如果添加服務(wù)名稱，則指定查看某個(gè)服務(wù)的日志，不加則查看所有日志
pm2 start app.js -i 4 集群，-i 參數(shù)用來(lái)告訴PM2以cluster_mode的形式運(yùn)行你的app(對(duì)應(yīng)的叫fork_mode)，后面的數(shù)字表示要啟動(dòng)的工作線程的數(shù)量。如果給定的數(shù)字為0，PM2則會(huì)根據(jù)你CPU核心的數(shù)量來(lái)生成對(duì)應(yīng)的工作線程。注意一般在生產(chǎn)環(huán)境使用cluster_mode模式，測(cè)試或者本地環(huán)境一般使用fork模式，方便測(cè)試到錯(cuò)誤。
pm2 reload Name pm2 restart Name 應(yīng)用程序代碼有更新，可以用重載來(lái)加載新代碼，也可以用重啟來(lái)完成,reload可以做到0秒宕機(jī)加載新的代碼，restart則是重新啟動(dòng)，生產(chǎn)環(huán)境中多用reload來(lái)完成代碼更新!
pm2 show Name 查看服務(wù)詳情
pm2 list 查看pm2中所有項(xiàng)目
pm2 monit用monit可以打開實(shí)時(shí)監(jiān)視器去查看資源占用情況

pm2 官網(wǎng)地址：

http://pm2.keymetrics.io/docs...

forever 就不特殊說(shuō)明了，官網(wǎng)地址

https://github.com/foreverjs/...

注意：二者更推薦pm2，看一下二者對(duì)比就知道我為什么更推薦使用pm2了。https://www.jianshu.com/p/fdc...

linux 關(guān)閉一個(gè)進(jìn)程

查找與進(jìn)程相關(guān)的PID號(hào)

ps aux | grep server

說(shuō)明:

root 20158 0.0 5.0 1251592 95396 ? Sl 5月17 1:19 node /srv/mini-program-api/launch_pm2.js

上面是執(zhí)行命令后在linux中顯示的結(jié)果，第二個(gè)參數(shù)就是進(jìn)程對(duì)應(yīng)的PID

殺死進(jìn)程

以優(yōu)雅的方式結(jié)束進(jìn)程

kill -l PID

-l選項(xiàng)告訴kill命令用好像啟動(dòng)進(jìn)程的用戶已注銷的方式結(jié)束進(jìn)程。

當(dāng)使用該選項(xiàng)時(shí)，kill命令也試圖殺死所留下的子進(jìn)程。

但這個(gè)命令也不是總能成功--或許仍然需要先手工殺死子進(jìn)程，然后再殺死父進(jìn)程。

kill 命令用于終止進(jìn)程

例如： kill -9 [PID]

-9 表示強(qiáng)迫進(jìn)程立即停止

這個(gè)強(qiáng)大和危險(xiǎn)的命令迫使進(jìn)程在運(yùn)行時(shí)突然終止，進(jìn)程在結(jié)束后不能自我清理。

危害是導(dǎo)致系統(tǒng)資源無(wú)法正常釋放，一般不推薦使用，除非其他辦法都無(wú)效。

當(dāng)使用此命令時(shí)，一定要通過(guò)ps -ef確認(rèn)沒(méi)有剩下任何僵尸進(jìn)程。

只能通過(guò)終止父進(jìn)程來(lái)消除僵尸進(jìn)程。如果僵尸進(jìn)程被init收養(yǎng)，問(wèn)題就比較嚴(yán)重了。

殺死init進(jìn)程意味著關(guān)閉系統(tǒng)。

如果系統(tǒng)中有僵尸進(jìn)程，并且其父進(jìn)程是init，

而且僵尸進(jìn)程占用了大量的系統(tǒng)資源，那么就需要在某個(gè)時(shí)候重啟機(jī)器以清除進(jìn)程表了。

killall命令

殺死同一進(jìn)程組內(nèi)的所有進(jìn)程。其允許指定要終止的進(jìn)程的名稱，而非PID。

killall httpd

Node.js 線程

Node.js關(guān)于單線程的誤區(qū)

const http = require('http'); 
 
const server = http.createServer(); 
server.listen(3000,()=>{ 
    process.title='程序員成長(zhǎng)指北測(cè)試進(jìn)程'; 
    console.log('進(jìn)程id',process.pid) 
})

仍然看本文第一段代碼，創(chuàng)建了http服務(wù)，開啟了一個(gè)進(jìn)程，都說(shuō)了Node.js是單線程，所以 Node 啟動(dòng)后線程數(shù)應(yīng)該為 1，但是為什么會(huì)開啟7個(gè)線程呢?難道Javascript不是單線程不知道小伙伴們有沒(méi)有這個(gè)疑問(wèn)?

解釋一下這個(gè)原因：

Node 中最核心的是 v8 引擎，在 Node 啟動(dòng)后，會(huì)創(chuàng)建 v8 的實(shí)例，這個(gè)實(shí)例是多線程的。

主線程：編譯、執(zhí)行代碼。
編譯/優(yōu)化線程：在主線程執(zhí)行的時(shí)候，可以優(yōu)化代碼。
分析器線程：記錄分析代碼運(yùn)行時(shí)間，為 Crankshaft 優(yōu)化代碼執(zhí)行提供依據(jù)。
垃圾回收的幾個(gè)線程。

所以大家常說(shuō)的 Node 是單線程的指的是 JavaScript 的執(zhí)行是單線程的(開發(fā)者編寫的代碼運(yùn)行在單線程環(huán)境中)，但 Javascript 的宿主環(huán)境，無(wú)論是 Node 還是瀏覽器都是多線程的因?yàn)閘ibuv中有線程池的概念存在的，libuv會(huì)通過(guò)類似線程池的實(shí)現(xiàn)來(lái)模擬不同操作系統(tǒng)的異步調(diào)用，這對(duì)開發(fā)者來(lái)說(shuō)是不可見的。

某些異步 IO 會(huì)占用額外的線程

還是上面那個(gè)例子，我們?cè)诙〞r(shí)器執(zhí)行的同時(shí)，去讀一個(gè)文件：

const fs = require('fs') 
setInterval(() => { 
    console.log(new Date().getTime()) 
}, 3000) 
 
fs.readFile('./index.html', () => {})

線程數(shù)量變成了 11 個(gè)，這是因?yàn)樵?Node 中有一些 IO 操作(DNS，F(xiàn)S)和一些 CPU 密集計(jì)算(Zlib，Crypto)會(huì)啟用 Node 的線程池，而線程池默認(rèn)大小為 4，因?yàn)榫€程數(shù)變成了 11。

我們可以手動(dòng)更改線程池默認(rèn)大小：

process.env.UV_THREADPOOL_SIZE = 64

一行代碼輕松把線程變成 71。

Libuv

Libuv 是一個(gè)跨平臺(tái)的異步IO庫(kù)，它結(jié)合了UNIX下的libev和Windows下的IOCP的特性，最早由Node的作者開發(fā)，專門為Node提供多平臺(tái)下的異步IO支持。Libuv本身是由C++語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)的，Node中的非蘇塞IO以及事件循環(huán)的底層機(jī)制都是由libuv實(shí)現(xiàn)的。

libuv架構(gòu)圖

在Window環(huán)境下，libuv直接使用Windows的IOCP來(lái)實(shí)現(xiàn)異步IO。在非Windows環(huán)境下，libuv使用多線程來(lái)模擬異步IO。

注意下面我要說(shuō)的話，Node的異步調(diào)用是由libuv來(lái)支持的，以上面的讀取文件的例子，讀文件實(shí)質(zhì)的系統(tǒng)調(diào)用是由libuv來(lái)完成的，Node只是負(fù)責(zé)調(diào)用libuv的接口，等數(shù)據(jù)返回后再執(zhí)行對(duì)應(yīng)的回調(diào)方法。

Node.js 線程創(chuàng)建

直到 Node 10.5.0 的發(fā)布，官方才給出了一個(gè)實(shí)驗(yàn)性質(zhì)的模塊 worker_threads 給 Node 提供真正的多線程能力。

先看下簡(jiǎn)單的 demo：

const { 
  isMainThread, 
  parentPort, 
  workerData, 
  threadId, 
  MessageChannel, 
  MessagePort, 
  Worker 
} = require('worker_threads'); 
 
function mainThread() { 
  for (let i = 0; i < 5; i++) { 
    const worker = new Worker(__filename, { workerData: i }); 
    worker.on('exit', code => { console.log(`main: worker stopped with exit code ${code}`); }); 
    worker.on('message', msg => { 
      console.log(`main: receive ${msg}`); 
      worker.postMessage(msg + 1); 
    }); 
  } 
} 
 
function workerThread() { 
  console.log(`worker: workerDate ${workerData}`); 
  parentPort.on('message', msg => { 
    console.log(`worker: receive ${msg}`); 
  }), 
  parentPort.postMessage(workerData); 
} 
 
if (isMainThread) { 
  mainThread(); 
} else { 
  workerThread(); 
}