nodejs-第二章-第三节-nodejs多进程(2-1)

此章节一共分为两个章节，下一节，nodejs-第二章-第三节-nodejs多进程-cluster(2-2)

内容索引

• 为什么要使用多进程
• 多进程和多线程介绍
• nodejs开启多线程和多进程的方法
• cluster原理介绍

为什么要使用多进程

• nodjes单线程，在处理http请求的时候一个错误都会导致整个进程的退出，这是灾难级的；

多进程和多线程介绍

• 进程是资源分配的最小单位，线程是CPU调度的最小单位
• 进程--资源分配最小单位，线程--程序咨询最小单位

• 线程是进程的执行流，是CPU调度和分派的基本单位，它是比进程更小的能独立运行的基本单位，一个进程由几个线程组成，线程与同属一个进程的其他线程共享进程所拥有的全部资源。

一个进程下面的线程是可以去通信的，共享资源

• 进程由独立的地址空间，一个进程崩溃后，在保护模式下不会对其它进程产生影响，而线程只是一个进程中的不同执行路径，线程有自己的堆栈和局部变量，但线程没有嘟嘟的地址空间，一个线程死掉等于整个进程死掉；
• 谷歌浏览器
  • 进程：一个tab就是一个进程
  • 线程：一个tab又由多个线程组成，渲染线程，js执行线程，垃圾回收，service worker等
• node服务
  • ab是Apache自带的压力测试工具
  • ab -1000 -c20 '192.168.31.25:8000/'
  • 进程：监听某个端口的http服务
  • 线程：http服务由多个线程组成，比如：
    • 主线程：获取代码，编译执行
    • 编译线程：主线程执行的时候，可以优化代码(v8引擎)
    • Profiler线程：记录哪些方法耗时，为优化提供支持
    • 其他线程：用于垃圾回收清除工作，因为多个线程，所以可以并行清除

多线程和多线程的选择

多进程和多线程一般可以结合起来使用

• 多进程：稳定，安全
• 多线程：快

对比维度	多进程	多线程	总结
数据共享、同步	数据共享复杂，需要用IPC；数据是分开的，同步简单	因为共享进程数据，数据共享简单，但也是因为这个导致同步复杂	各有优势
内存、cpu	占用内存多，切换负责，cpu利用率低	占用内存少，切换简单，cpu利用率高	线程占优
创建销毁、切换	创建销毁复杂，速度慢	创建销毁简单，速度很快	线程占优
编程、调试	编程简单，调试简单	编程复杂、调试复杂	进程占优
可靠性	进程间不会相互影响	一个线程挂掉将导致整个进程挂掉	进程占优
分布式	适应于多核、多机分布式；如果一台机器不够，扩展到多台机器比较简单	适应于多核分布式	进程占优

• 1.需要频繁发创建销毁的优先使用线程
  • 常见Web服务器，来一个连接创建一个线程，断了就销毁线程，要是用进程，创建和销毁的代价都是难以承受的
• 2.需要进行大量计算的优先使用线程
  • 所谓大量计算，就是要耗费很多cpu，切换频繁了，这种情况下线程是适合的；常见：图像处理，算法处理；
• 强相关的用线程处理，弱相关的用进程处理
  • 如：消息收发，消息处理；
  • 消息收发和消息处理属于若相关任务，分进程设计
  • 消息处理里面可能又分消息解码、业务处理，关联性强，分线程设计；
• 可能要扩展到多机器分布用进程，多核分布用线程
• 都可满足的情况，用擅长的

nodejs多线程

• worker_threads模块

创建多进程

利用cluster开启多进程

• ab是apache自带的压力测试工具
• ab -n1000 -c20 '192.168.31.25:8000/'

const cluster = require('cluster'); // 多进程
const http = require('http');
const numCpus = require('os').cpus().length; // 获取cpu的核数
if(cluster.isMaster){ // 是否是主线程
    for(var i = 0; i < numCpus; i++){
        cluster.fork() // 开启子线程
    cluster.on('exit', function(worker, code ,signal){
// 监测哪个进程挂掉
        console.log('worker'+worker.process.pid+'died')
    })
    }
} else {
  http.createServer((req,res) =>{
    res.writeHead(200);
    res.end('hello world');
  }).listen(8000)  
}

多进程和单进程性能对比

多进程的性能要明显好於单进程

• ab是apache自带的压力测试工具，推荐使用mac
• ab -n1000 -c20 '192.168.31.25:8000/'
• n 请求数量
• c 并发数量

nodejs调试工具

• vscode的.vscode下面配置 launch.json； 调试 修改program 工作目录

cluster 相关API

Process进程，child_process子进程，Cluster集群

process 进程

process对象是Node的一个全局对象，提供当前Node进程的信息，它也可以在脚本的任意位置使用，不必通过require获取；

属性

1. process.argv属性，返回一个数组，包含了node进程时的命令行参数；
2. process.env返回包含用户环境信息的对象，可以在脚本中心对这个队形进行curd操作；
3. process.pid返回当前进程的进程号
4. process.platform 返回当前的操作系统
5. process.version 返回当前node的版本

方法

1. process.cwd() 返回node.js进程当前的工作目录
2. proces.chdir() 变更node.js进程的工作目录
3. process.nextTick() 将任务放到当前时间循环的尾部，添加到next tick队列，一旦当前时间轮询队列的任我全部完成，在next tick队列的所有callback会被依次调用；
4. process.exit() 退出当前进程时触发；很多时候是不需要的；
5. process.kill(pid[,signal]) 给指定的进程发信号，包括但不限于结束进程；

事件

1. beforeExit事件，在node清空了EventLoop之后，再没有任何待处理任务时触发，可以在这里再部署一些任务，使得node进程不退出，显示的终止程序时（process.exit()）,不会触发;
2. exit事件，当前进程退出时触发，回调函数中只允许同步操作，因为执行完回调后，进程全部退出；
3. uncaughtException事件，兜底方案，当前进程抛出一个没有捕获的异步错误时触发，可以用它在进程结束前进行一些已分配资源的同步清理操作，尝试用它来恢复应用的正常运行的操作是不安全的；
4. warning事件；任何nodejs发出的警告都会触发此事件；

bbb()  
// 这里会直接报错，因为js是单线程的，
// uncaughtException专门是捕捉异步代码错误，特别是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) => { 
// 这里会捕获ccc的异步错误s
    console.log('发生错误'，err)
})

child_process

node中用于创建子进程的模块，cluster就是基于child_process模块封装的；

1. child_process.exec()

• 执行异步命令，运行结束后调用回调函数，或监听事件输出；
• 参数可以随便输入，安全性不高
• 方法2在监听到data事件以后， 可以一边读取一边接收结果，不用等子进程结束；如果子进程运行时间较长，或者持续运行，建议使用方法2；

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

// 1. 通过回调的方式接收结果
// exec('ls', (err, stdout, stderr) => {
//   // 在node中，容错处理和业务代码一样重要；
//   // 因为js是单线程，一旦发生错误，后面代码就不会执行
//   if (err) {
//     console.log('stderr', stderr);
//   }
//   console.log('err', err);
//   console.log('stdout', stdout);
// });

// 由于标准输出和标准错误都是流对象(stream)，可以监听data事件
// 2. 通过流的方式返回结果，
// 可以一边读取一边接收结果，不用等所有文件读取完
var child = exec('lss');
child.stdout.on('data', data => {
  console.log(data);
});
// 发生错误
child.stderr.on('data', err => {
  console.log('发生错误了', 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`); //  这样会删除此文件夹的上一级目录的所有文件
console.log(child.toString());

3. execFile()

• 直接执行特定的程序shell，参数作为数组传入，不会被bash解释，因此具有较高的安全性；
• 会自动过滤一些敏感的字符串，如：'\ ;'

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

4. child_process.spawn()

• spawn 创建一个子进程来执行特定的shell，用法和execFile 类似，但是没有回调函数，只能通过监听事件来获取运行结果，它属于异步执行，适用于子进程长时间运行的情况；
• spawn 返回的结果是buffer，需要转成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() 会创建一个子进程，执行node脚本，
• child_process.fork('./child.js') 相当于 child_process.spawn('node', ['./child.js']);
• 与child_process.spawn()方法不同的是，child_process.fork()方法会在父进程和子进程之间建立一个通信管道pipe，用于进程之间的通信，也是IPC通信的基础；

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('父亲send', data => {
  console.log('父亲说：为父给你发消息了');
});

child.js

process.on('message', data => {
  console.log('儿子接收到父亲消息：', data);
});

process.send('儿子send', data => {
  console.log('儿子对父亲说：hello ');
});