nodejs-第二章-第三節-nodejs多進程(2-1)

此章節一共分爲兩個章節，下一節，nodejs-第二章-第三節-nodejs多進程-cluster(2-2)

內容索引

• 爲什麼要使用多進程
• 多進程和多線程介紹
• nodejs開啓多線程和多進程的方法
• cluster原理介紹

爲什麼要使用多進程

• nodjes單線程，在處理http請求的時候一個錯誤都會導致整個進程的退出，這是災難級的；

多進程和多線程介紹

• 進程是資源分配的最小單位，線程是CPU調度的最小單位
• 進程--資源分配最小單位，線程--程序諮詢最小單位

• 線程是進程的執行流，是CPU調度和分派的基本單位，它是比進程更小的能獨立運行的基本單位，一個進程由幾個線程組成，線程與同屬一個進程的其他線程共享進程所擁有的全部資源。

一個進程下面的線程是可以去通信的，共享資源

• 進程由獨立的地址空間，一個進程崩潰後，在保護模式下不會對其它進程產生影響，而線程只是一個進程中的不同執行路徑，線程有自己的堆棧和局部變量，但線程沒有嘟嘟的地址空間，一個線程死掉等於整個進程死掉；
• 谷歌瀏覽器
  • 進程：一個tab就是一個進程
  • 線程：一個tab又由多個線程組成，渲染線程，js執行線程，垃圾回收，service worker等
• node服務
  • ab是Apache自帶的壓力測試工具
  • ab -1000 -c20 '192.168.31.25:8000/'
  • 進程：監聽某個端口的http服務
  • 線程：http服務由多個線程組成，比如：
    • 主線程：獲取代碼，編譯執行
    • 編譯線程：主線程執行的時候，可以優化代碼(v8引擎)
    • Profiler線程：記錄哪些方法耗時，爲優化提供支持
    • 其他線程：用於垃圾回收清除工作，因爲多個線程，所以可以並行清除

多線程和多線程的選擇

多進程和多線程一般可以結合起來使用

• 多進程：穩定，安全
• 多線程：快

對比維度	多進程	多線程	總結
數據共享、同步	數據共享複雜，需要用IPC；數據是分開的，同步簡單	因爲共享進程數據，數據共享簡單，但也是因爲這個導致同步複雜	各有優勢
內存、cpu	佔用內存多，切換負責，cpu利用率低	佔用內存少，切換簡單，cpu利用率高	線程佔優
創建銷燬、切換	創建銷燬複雜，速度慢	創建銷燬簡單，速度很快	線程佔優
編程、調試	編程簡單，調試簡單	編程複雜、調試複雜	進程佔優
可靠性	進程間不會相互影響	一個線程掛掉將導致整個進程掛掉	進程佔優
分佈式	適應於多核、多機分佈式；如果一臺機器不夠，擴展到多臺機器比較簡單	適應於多核分佈式	進程佔優

• 1.需要頻繁發創建銷燬的優先使用線程
  • 常見Web服務器，來一個連接創建一個線程，斷了就銷燬線程，要是用進程，創建和銷燬的代價都是難以承受的
• 2.需要進行大量計算的優先使用線程
  • 所謂大量計算，就是要耗費很多cpu，切換頻繁了，這種情況下線程是適合的；常見：圖像處理，算法處理；
• 強相關的用線程處理，弱相關的用進程處理
  • 如：消息收發，消息處理；
  • 消息收發和消息處理屬於若相關任務，分進程設計
  • 消息處理裏面可能又分消息解碼、業務處理，關聯性強，分線程設計；
• 可能要擴展到多機器分佈用進程，多核分佈用線程
• 都可滿足的情況，用擅長的

nodejs多線程

• worker_threads模塊

創建多進程

利用cluster開啓多進程

• ab是apache自帶的壓力測試工具
• ab -n1000 -c20 '192.168.31.25:8000/'

const cluster = require('cluster'); // 多進程
const http = require('http');
const numCpus = require('os').cpus().length; // 獲取cpu的核數
if(cluster.isMaster){ // 是否是主線程
    for(var i = 0; i < numCpus; i++){
        cluster.fork() // 開啓子線程
    cluster.on('exit', function(worker, code ,signal){
// 監測哪個進程掛掉
        console.log('worker'+worker.process.pid+'died')
    })
    }
} else {
  http.createServer((req,res) =>{
    res.writeHead(200);
    res.end('hello world');
  }).listen(8000)  
}

多進程和單進程性能對比

多進程的性能要明顯好於單進程

• ab是apache自帶的壓力測試工具，推薦使用mac
• ab -n1000 -c20 '192.168.31.25:8000/'
• n 請求數量
• c 併發數量

nodejs調試工具

• vscode的.vscode下面配置 launch.json； 調試 修改program 工作目錄

cluster 相關API

Process進程，child_process子進程，Cluster集羣

process 進程

process對象是Node的一個全局對象，提供當前Node進程的信息，它也可以在腳本的任意位置使用，不必通過require獲取；

屬性

1. process.argv屬性，返回一個數組，包含了node進程時的命令行參數；
2. process.env返回包含用戶環境信息的對象，可以在腳本中心對這個隊形進行curd操作；
3. process.pid返回當前進程的進程號
4. process.platform 返回當前的操作系統
5. process.version 返回當前node的版本

方法

1. process.cwd() 返回node.js進程當前的工作目錄
2. proces.chdir() 變更node.js進程的工作目錄
3. process.nextTick() 將任務放到當前時間循環的尾部，添加到next tick隊列，一旦當前時間輪詢隊列的任我全部完成，在next tick隊列的所有callback會被依次調用；
4. process.exit() 退出當前進程時觸發；很多時候是不需要的；
5. process.kill(pid[,signal]) 給指定的進程發信號，包括但不限於結束進程；

事件

1. beforeExit事件，在node清空了EventLoop之後，再沒有任何待處理任務時觸發，可以在這裏再部署一些任務，使得node進程不退出，顯示的終止程序時（process.exit()）,不會觸發;
2. exit事件，當前進程退出時觸發，回調函數中只允許同步操作，因爲執行完回調後，進程全部退出；
3. uncaughtException事件，兜底方案，當前進程拋出一個沒有捕獲的異步錯誤時觸發，可以用它在進程結束前進行一些已分配資源的同步清理操作，嘗試用它來恢復應用的正常運行的操作是不安全的；
4. warning事件；任何nodejs發出的警告都會觸發此事件；

bbb()  
// 這裏會直接報錯，因爲js是單線程的，
// uncaughtException專門是捕捉異步代碼錯誤，特別是http
process.on('uncaughtException', (err) =>{
    console.log(err)
})

const http = require('http');
http.createServer((req, res) => {
    ccc()
}).listen(8000, () => {
    console.log(`server is runing on 8000`)
})

process.on('uncaghtException', (err) => { 
// 這裏會捕獲ccc的異步錯誤s
    console.log('發生錯誤'，err)
})

child_process

node中用於創建子進程的模塊，cluster就是基於child_process模塊封裝的；

1. child_process.exec()

• 執行異步命令，運行結束後調用回調函數，或監聽事件輸出；
• 參數可以隨便輸入，安全性不高
• 方法2在監聽到data事件以後， 可以一邊讀取一邊接收結果，不用等子進程結束；如果子進程運行時間較長，或者持續運行，建議使用方法2；

const exec = require('child_process').exec;

// 1. 通過回調的方式接收結果
// exec('ls', (err, stdout, stderr) => {
//   // 在node中，容錯處理和業務代碼一樣重要；
//   // 因爲js是單線程，一旦發生錯誤，後面代碼就不會執行
//   if (err) {
//     console.log('stderr', stderr);
//   }
//   console.log('err', err);
//   console.log('stdout', stdout);
// });

// 由於標準輸出和標準錯誤都是流對象(stream)，可以監聽data事件
// 2. 通過流的方式返回結果，
// 可以一邊讀取一邊接收結果，不用等所有文件讀取完
var child = exec('lss');
child.stdout.on('data', data => {
  console.log(data);
});
// 發生錯誤
child.stderr.on('data', err => {
  console.log('發生錯誤了', err);
});

console.log(111)

2. child_progress.execSync() 同步方法

var execSync('child_progress');
var path = '../'
var child = execSync(`ls ${path} \ rm rf`); //  這樣會刪除此文件夾的上一級目錄的所有文件
console.log(child.toString());

3. execFile()

• 直接執行特定的程序shell，參數作爲數組傳入，不會被bash解釋，因此具有較高的安全性；
• 會自動過濾一些敏感的字符串，如：'\ ;'

const { execFile } = require('child_progress')
execFile('ls', ['-c'], (err, stdout, stderr) => {
    console.log('stdout', stdout)
})

4. child_process.spawn()

• spawn 創建一個子進程來執行特定的shell，用法和execFile 類似，但是沒有回調函數，只能通過監聽事件來獲取運行結果，它屬於異步執行，適用於子進程長時間運行的情況；
• spawn 返回的結果是buffer，需要轉成utf8;

const { spawn } = require('child_process');
let child = spawn('ls', ['-c']);
child.stdout.on('data', data => {
  console.log('data', data.toString('utf8'));
});

5. child_process.fork()

• child_process.fork() 會創建一個子進程，執行node腳本，
• child_process.fork('./child.js') 相當於 child_process.spawn('node', ['./child.js']);
• 與child_process.spawn()方法不同的是，child_process.fork()方法會在父進程和子進程之間建立一個通信管道pipe，用於進程之間的通信，也是IPC通信的基礎；

main.js

const child_process = require('child_process');
const path = require('path');
var child = child_process.fork(path.resolve(__dirname, './child.js'));
child.on('message', data => {
  console.log('父接收到子消息：', data);
});
child.send('父親send', data => {
  console.log('父親說：爲父給你發消息了');
});

child.js

process.on('message', data => {
  console.log('兒子接收到父親消息：', data);
});

process.send('兒子send', data => {
  console.log('兒子對父親說：hello ');
});