Node.js 中的 进程

进程

服务模型变迁

1. 同步 QPS：1/N
2. 复制进程 进程上限为 M， QPS：M/N
3. 多线程 设线程占用资源未进程的 1/L，QPS：M * L / N
4. 事件驱动

多进程架构

Master-Worker 模式（主从模式）

// worker.js
var http = require('http');
http.createServer(function (req, res) {
  res.writeHead(200, { 'Content-Type': 'text/plain' });
  res.end('Hello world\n');
}).listen(Math.round((1 + Math.random()) * 1000), '127.0.0.1');

// master.js
var fork = require('child_process').fork;
var cpus = require('os').cpus();
for (var i = 0; i < cpus.length; i++) {
  fork('./worker.js');
}

• 创建子进程

  • spawn() 启动一个子进程来执行命令
  • exex() 启动一个子进程来执行命令，与 spawn() 不同的是其接口不同，有一个回调函数获知子进程的状况
  • execFile() 启动一个子进程来执行可执行文件
  • fork() 与 spawn() 类似，不同点在于它创建 Node 的子进程只需要指定要执行的 JS 文件模块即可

  var cp = require('child_process');
  cp.spawn('node', ['worker.js']);
  cp.exec('node worker.js', function (err, stdout, stderr) {
    // code
  });
  cp.execFile('worker.js', function (err, stdout, stderr) {
    // code
  });
  cp.fork('./worker.js');

• 进程间通信

  • Node 中实现 IPC 通道的是管道技术（pipe）

  // parent.js
  var cp = require('child_process');
  var n = cp.fork(__dirname + '/sub.js');
  
  n.on('message', function (m) {
    console.log('PARENT got message:', m);
  });
  n.send({hello: 'world'});
  
  // sub.js
  process.on('message', function (m) {
    console.log('CHILD got message:', m);
  });
  process.send({foo: 'bar'});

• 句柄传递

  • 句柄是一种可以标识资源的引用，内部包含了指向对象的文件描述符
  • 句柄可以用来标识一个服务器端 socket 对象，一个客户端 socket 对象，一个 UDP 套接字，一个管道等
  • child.send(message, [sendHandle])

集群

• 进程事件

  • send()
  • kill()
  • message
  • error
  • exit
  • close
  • disconnect

• 自动重启

  • 通过监听子进程的 exit 事件来获知其退出的信息

  // master.js
  var fork = require('child_process').fork;
  var cpus = require('os').cpus();
  
  var server = require('net').createServer();
  server.listen(1337);
  
  var workers = {};
  var createWorker = function () {
    var worker = fork(__dirname + './worker.js');
    // 退出时重新启动新的进程
    worker.on('exit', function () {
      console.log(`Worker ${worker.pid} exited.`);
      delete workers[worker.pid];
      createWorker();
    });
    worker.send('server', server);
    workers[worker.pid] = worker;
    console.log(`Create worker.pid: ${worker.pid}`);
  };
  
  for (var i = 0; i < cpus.length; i++) {
    createWorker();
  }
  
  // 进程自己退出时，让所有工作进程退出
  process.on('exit', function () {
    for (var pid in workers) {
      workers[pid].kill();
    }
  });

• 负载均衡

  • Node 默认提供的机制是采用操作系统的抢占式策略
  • 在 v0.11 中提供了一种新的策略 Round-Robin 轮叫调度

• 状态共享

  • 三方数据存储，如数据库、磁盘文件、缓存服务，需定时轮询
  • 主动通知，也需要一种机制获取数据的改变，不脱离轮询，但可以减少轮询的进程数量

Cluster

// cluster.js
var cluster = require('cluster');

cluster.setupMaster({
  exec: 'worker.js'
});

var cpus = require('os').cpus();
for (var i = 0; i < cpus.length; i++) {
  cluster.fork();
}

• cluster 工作原理

  • 本质是 child_process 和 net 的组合应用

• cluster 事件

  • fork
  • online
  • listening
  • disconnect
  • exit
  • setup