Node.js的线程和进程

时间  2019-11-17
标签 node.js node 线程 进程 栏目 Node.js 繁體版
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前言

　　不少Node.js初学者都会有这样的疑惑，Node.js究竟是单线程的仍是多线程的？经过本章的学习，可以让读者较为清晰的理解Node.js对于单/多线程的关系和支持状况。同时本章还将列举一些让Node.js的web服务器线程阻塞的例子，最后会提供Node.js碰到这类cpu密集型问题的解决方案。php

　　在学习本章以前，读者须要对Node.js有一个初步的认识，熟悉Node.js基本语法、cluster模块、child_process模块和express框架；接触过apache的http压力测试工具ab；了解通常web服务器对于静态文件的处理流程。css

　Node.js和PHP

　　早期有不少关于Node.js争论的焦点都在它的单线程模型方面，在由Jani Hartikainen写的一篇著名的文章《PHP优于Node.js的五大理由》中，更有一条矛头直接指向Node.js单线程脆弱的问题。html

若是PHP代码损坏，不会拖垮整个服务器。 PHP代码只运行在本身的进程范围中，当某个请求显示错误时，它只对特定的请求产生影响。而在Node.js环境中，全部的请求均在单一的进程服务中，当某个请求致使未知错误时，整个服务器都会受到影响。html5

　　Node.js和Apache+PHP还有一个很是不一样的地方就是进程的运行时间长短，固然这一点也被此文做为一个PHP优于Node.js的理由来写了。node

PHP进程短暂。在PHP中，每一个进程对请求持续的时间很短暂，这就意味着你没必要为资源配置和内存而担心。而Node.js的进程须要运行很长一段时间，你须要当心并妥善管理好内存。好比，若是你忘记从全局数据中删除条目，这会轻易的致使内存泄露。python

　　在这里咱们并不想引发一次关于PHP和Node.js孰优孰劣的口水仗，PHP和Node.js各表明着一个互联网时代的开发语言，就如同咱们讨论跑车和越野车谁更好同样，它们都有本身所擅长和适用的场景。咱们能够经过下面这两张图深刻理解一下PHP和Node.js对处理Http请求时的区别。jquery

　　PHP的模型：linux

　　Node.js的模型：git

　　因此你在编写Node.js代码时，要保持清醒的头脑，任何一个隐藏着的异常被触发后，都会将整个Node.js进程击溃。可是这样的特性也为咱们编写代码带来便利，好比一样要实现一个简单的网站访问次数统计，Node.js只须要在内存里定义一个变量var count=0;，每次有用户请求过来执行count++;便可。github

var http = require('http');
var count = 0;
http.createServer(function (request, response) {
  response.writeHead(200, {'Content-Type': 'text/plain'});
  response.end((++count).toString())
}).listen(8124);
console.log('Server running at http://127.0.0.1:8124/');

　　可是对于PHP来讲就须要使用第三方媒介来存储这个count值了，好比建立一个count.txt文件来保存网站的访问次数。

<?php
    $counter_file = ("count.txt");
    $visits = file($counter_file);
    $visits[0]++;
    $fp = fopen($counter_file,"w");
    fputs($fp,"$visits[0]");
    fclose($fp);
    echo "$visits[0]";
?>

　单线程的js

　　Google的V8 Javascript引擎已经在Chrome浏览器里证实了它的性能，因此Node.js的做者Ryan Dahl选择了v8做为Node.js的执行引擎，v8赋予Node.js高效性能的同时也注定了Node.js和大名鼎鼎的Nginx同样，都是以单线程为基础的，固然这也正是做者Ryan Dahl设计Node.js的初衷。

　单线程的优缺点

　　Node.js的单线程具备它的优点，但也并不是十全十美，在保持单线程模型的同时，它是如何保证非阻塞的呢？

　　高性能

　　首先，单线程避免了传统PHP那样频繁建立、切换线程的开销，使执行速度更加迅速。第二，资源占用小，若是有对Node.js的web服务器作过压力测试的朋友可能发现，Node.js在大负荷下对内存占用仍然很低，一样的负载PHP由于一个请求一个线程的模型，将会占用大量的物理内存，极可能会致使服务器因物理内存耗尽而频繁交换，失去响应。

　　线程安全

　　单线程的js还保证了绝对的线程安全，不用担忧同一变量同时被多个线程进行读写而形成的程序崩溃。好比咱们以前作的web访问统计，由于单线程的绝对线程安全，因此不可能存在同时对count变量进行读写的状况，咱们的统计代码就算是成百的并发用户请求都不会出现问题，相较PHP的那种存文件记录访问，就会面临并发同时写文件的问题。线程安全的同时也解放了开发人员，免去了多线程编程中忘记对变量加锁或者解锁形成的悲剧。

　　单线程的异步和非阻塞

　　Node.js是单线程的，可是它如何作到I/O的异步和非阻塞的呢？其实Node.js在底层访问I/O仍是多线程的，有兴趣的朋友能够翻看Node.js的fs模块的源码，里面会用到libuv来处理I/O，因此在咱们看来Node.js的代码就是非阻塞和异步形式的。

　　阻塞/非阻塞与异步/同步是两个不一样的概念，同步不表明阻塞，可是阻塞确定就是同步了。

　　举个现实生活中的例子，我去食堂打饭，我选择了A套餐，而后工做人员帮我去配餐，若是我就站在旁边，等待工做人员给我配餐，这种状况就称之为同步；若工做人员帮我配餐的同时，排在我后面的人就开始点餐，这样整个食堂的点餐服务并无由于我在等待A套餐而中止，这种状况就称之为非阻塞。这个例子就简单说明了同步但非阻塞的状况。

　　再若是我在等待配餐的时候去买饮料，等听到叫号再回去拿套餐，此时个人饮料也已经买好，这样我在等待配餐的同时还执行了买饮料的任务，叫号就等于执行了回调，就是异步非阻塞了。

　　阻塞的单线程

　　既然Node.js是单线程异步非阻塞的，是否是咱们就能够高枕无忧了呢？

　　仍是拿上面那个买套餐的例子，若是我在买饮料的时候，已经叫个人号让我去拿套餐，但是我等了很久才拿到饮料，因此我可能在大厅叫个人餐号以后好久才拿到A套餐，这也就是单线程的阻塞状况。

　　在浏览器中，js都是以单线程的方式运行的，因此咱们不用担忧js同时执行带来的冲突问题，这对于咱们编码带来不少的便利。

　　可是对于在服务端执行的Node.js，它可能每秒有上百个请求须要处理，对于在浏览器端工做良好的单线程js是否也能一样在服务端表现良好呢？

　　咱们看以下代码：

var start = Date.now();//获取当前时间戳
setTimeout(function () {
    console.log(Date.now() - start);
    for (var i = 0; i < 1000000000; i++){//执行长循环
    }
}, 1000);
setTimeout(function () {
    console.log(Date.now() - start);
}, 2000);

　　最终咱们的打印结果是：（结果可能由于你的机器而不一样）

1000
3738

　　对于咱们指望2秒后执行的setTimeout函数其实通过了3738毫秒以后才执行，换而言之，由于执行了一个很长的for循环，因此咱们整个Node.js主线程被阻塞了，若是在咱们处理100个用户请求中，其中第一个有须要这样大量的计算，那么其他99个就都会被延迟执行。

　　其实虽然Node.js能够处理数以千记的并发，可是一个Node.js进程在某一时刻其实只是在处理一个请求。

　　单线程和多核

　　线程是cpu调度的一个基本单位，一个cpu同时只能执行一个线程的任务，一样一个线程任务也只能在一个cpu上执行，因此若是你运行Node.js的机器是像i5，i7这样多核cpu，那么将没法充分利用多核cpu的性能来为Node.js服务。

　多线程

　　在C++、C#、python等其余语言都有与之对应的多线程编程，有些时候这颇有趣，带给咱们灵活的编程方式；可是也可能带给咱们一堆麻烦，须要学习更多的Api知识，在编写更多代码的同时也存在着更多的风险，线程的切换和锁也会形成系统资源的开销。

　　就像上面的那个例子，若是咱们的Node.js有建立子线程的能力，那问题就迎刃而解了：

var start = Date.now();
createThread(function () { //建立一个子线程执行这10亿次循环
    console.log(Date.now() - start);
    for (var i = 0; i < 1000000000; i++){}
});
setTimeout(function () { //由于10亿次循环是在子线程中执行的，因此主线程不受影响
    console.log(Date.now() - start);
}, 2000);

　　惋惜也能够说可喜的是，Node.js的核心模块并无提供这样的api给咱们，咱们真的不想多线程又回归回来。不过或许多线程真的可以解决咱们某方面的问题。

　　tagg2模块

　　Jorge Chamorro Bieling是tagg(Threads a gogo for Node.js)包的做者，他硬是利用phread库和C语言让Node.js支持了多线程的开发，咱们看一下tagg模块的简单示例：

var Threads = require('threads_a_gogo');//加载tagg包
function fibo(n) {//定义斐波那契数组计算函数
    return n > 1 ? fibo(n - 1) + fibo(n - 2) : 1;
}
var t = Threads.create().eval(fibo);
t.eval('fibo(35)', function(err, result) {//将fibo(35)丢入子线程运行
    if (err) throw err; //线程建立失败
    console.log('fibo(35)=' + result);//打印fibo执行35次的结果
});
console.log('not block');//打印信息了，表示没有阻塞

　　上面这段代码利用tagg包将fibo(35)这个计算丢入了子线程中进行，保证了Node.js主线程的舒畅，当子线程任务执行完毕将会执行主线程的回调函数，把结果打印到屏幕上，执行结果以下：

not block
fibo(35)=14930352

斐波那契数列，又称黄金分割数列，这个数列从第三项开始，每一项都等于前两项之和：0、一、一、二、三、五、八、1三、2一、……。

　　注意咱们上面代码的斐波那契数组算法并非最优算法，只是为了模拟cpu密集型计算任务。

　　因为tagg包目前只能在linux下安装运行，因此我fork了一个分支，修改了部分tagg包的代码，发布了tagg2包。tagg2包一样具备tagg包的多线程功能，采用新的node-gyp命令进行编译，同时它跨平台支持，mac，linux，windows下均可以使用，对开发人员的api也更加友好。安装方法很简单，直接npm install tagg2。

　　一个利用tagg2计算斐波那契数组的http服务器代码：

var express = require('express');
var tagg2 = require("tagg2");
var app = express();
var th_func = function(){//线程执行函数，如下内容会在线程中执行
    var fibo =function fibo (n) {//在子线程中定义fibo函数
           return n > 1 ? fibo(n - 1) + fibo(n - 2) : 1;
        }
    var n = fibo(~~thread.buffer);//执行fibo递归
    thread.end(n);//当线程执行完毕，执行thread.end带上计算结果回调主线程
};
app.get('/', function(req, res){
    var n = ~~req.query.n || 1;//获取用户请求参数
    var buf = new Buffer(n.toString());
    tagg2.create(th_func, {buffer:buf}, function(err,result){
    //建立一个js线程,传入工做函数,buffer参数以及回调函数
        if(err) return res.end(err);//若是线程建立失败
        res.end(result.toString());//响应线程执行计算的结果
    })
});
app.listen(8124);
console.log('listen on 8124');

　　其中~~req.query.n表示将用户传递的参数n取整，功能相似Math.floor函数。

　　咱们用express框架搭建了一个web服务器，根据用户发送的参数n的值来建立子线程计算斐波那契数组，当子线程计算完毕以后将结果响应给客户端。因为计算是丢入子线程中运行的，因此整个主线程不会被阻塞，仍是可以继续处理新请求的。

咱们利用apache的http压力测试工具ab来进行一次简单的压力测试，看看执行斐波那契数组35次，100客户端并发100个请求，咱们的QPS (Query Per Second)每秒查询率在多少。

ab的全称是ApacheBench，是Apache附带的一个小工具，用于进行HTTP服务器的性能测试，能够同时模拟多个并发请求。

　　咱们的测试硬件：linux 2.6.4 4cpu 8G 64bit，网络环境则是内网。

　　ab压力测试命令：

ab -c 100 -n 100 http://192.168.28.5:8124/?n=35

　　压力测试结果：

Server Software:        
Server Hostname:        192.168.28.5
Server Port:            8124

Document Path:          /?n=35
Document Length:        8 bytes

Concurrency Level:      100
Time taken for tests:   5.606 seconds
Complete requests:      100
Failed requests:        0
Write errors:           0
Total transferred:      10600 bytes
HTML transferred:       800 bytes
Requests per second:    17.84 [#/sec](mean)
Time per request:       5605.769 [ms](mean)
Time per request:       56.058 [ms](mean, across all concurrent requests)
Transfer rate:          1.85 [Kbytes/sec] received

Connection Times (ms)
              min  mean[+/-sd] median   max
Connect:        3    4   0.8      4       6
Processing:   455 5367 599.7   5526    5598
Waiting:      454 5367 599.7   5526    5598
Total:        461 5372 599.3   5531    5602

Percentage of the requests served within a certain time (ms)
  50%   5531
  66%   5565
  75%   5577
  80%   5581
  90%   5592
  95%   5597
  98%   5600
  99%   5602
 100%   5602 (longest request)

　　咱们看到Requests per second表示每秒咱们服务器处理的任务数量，这里是17.84。第二个咱们比较关心的是两个Time per request结果，上面一行Time per request:5605.769 [ms](mean)表示当前这个并发量下处理每组请求的时间，而下面这个Time per request:56.058 [ms](mean, across all concurrent requests)表示每一个用户平均处理时间，由于咱们本次测试并发是100，因此结果正好是上一行的100分之1。得出本次测试平均每一个用户请求的平均等待时间为56.058 [ms]。

　　另外咱们看下最后带有百分比的列表，能够看到50%的用户是在5531 ms之内返回的，最慢的也不过5602 ms，响应延迟很是的平均。

　　咱们若是用cluster来启动4个进程，是否能够充分利用cpu达到tagg2那样的QPS呢？咱们在一样的网络环境和测试机上运行以下代码：

var cluster = require('cluster');//加载clustr模块
var numCPUs = require('os').cpus().length;//设定启动进程数为cpu个数
if (cluster.isMaster) {
  for (var i = 0; i < numCPUs; i++) {
    cluster.fork();//启动子进程
  }
} else {
    var express = require('express');
    var app = express();
    var fibo = function fibo (n) {//定义斐波那契数组算法
       return n > 1 ? fibo(n - 1) + fibo(n - 2) : 1;
    }
    app.get('/', function(req, res){
      var n = fibo(~~req.query.n || 1);//接收参数
      res.send(n.toString());
    });
    app.listen(8124);
    console.log('listen on 8124');
}

　　在终端屏幕上打印了4行信息：

listen on 8124
listen on 8124
listen on 8124
listen on 8124

　　咱们成功启动了4个cluster以后，用一样的ab压力测试命令对8124端口进行测试，结果以下：

Server Software:        
Server Hostname:        192.168.28.5
Server Port:            8124

Document Path:          /?n=35
Document Length:        8 bytes

Concurrency Level:      100
Time taken for tests:   10.509 seconds
Complete requests:      100
Failed requests:        0
Write errors:           0
Total transferred:      16500 bytes
HTML transferred:       800 bytes
Requests per second:    9.52 [#/sec](mean)
Time per request:       10508.755 [ms](mean)
Time per request:       105.088 [ms](mean, across all concurrent requests)
Transfer rate:          1.53 [Kbytes/sec] received

Connection Times (ms)
              min  mean[+/-sd] median   max
Connect:        4    5   0.4      5       6
Processing:   336 3539 2639.8   2929   10499
Waiting:      335 3539 2639.9   2929   10499
Total:        340 3544 2640.0   2934   10504

Percentage of the requests served within a certain time (ms)
  50%   2934
  66%   3763
  75%   4527
  80%   5153
  90%   8261
  95%   9719
  98%  10308
  99%  10504
 100%  10504 (longest request)

　　经过和上面tagg2包的测试结果对比，咱们发现区别很大。首先每秒处理的任务数从17.84 [#/sec]降低到了9.52 [#/sec]，这说明咱们web服务器总体的吞吐率降低了；而后每一个用户请求的平均等待时间也从56.058 [ms]提升到了105.088 [ms]，用户等待的时间也更长了。

　　最后咱们发现用户请求处理的时长很是的不均匀，50%的用户在2934 ms内返回了，最慢的等待达到了10504 ms。虽然咱们使用了cluster启动了4个Node.js进程处理用户请求，可是对于每一个Node.js进程来讲仍是单线程的，因此当有4个用户跑满了4个Node.js的cluster进程以后，新来的用户请求就只能等待了，最后形成了先到的用户处理时间短，后到的用户请求处理时间比较长，就形成了用户等待时间很是的不平均。

　　v8引擎

　　你们看到这里是否是开始心潮澎湃，感受js一统江湖的时代来临了，单线程异步非阻塞的模型能够胜任大并发，同时开发也很是高效，多线程下的js能够承担cpu密集型任务，不会有主线程阻塞而引发的性能问题。

　　可是，不论tagg仍是tagg2包都是利用phtread库和v8的v8::Isolate Class类来实现js多线程功能的。

Isolate表明着一个独立的v8引擎实例，v8的Isolate拥有彻底分开的状态，在一个Isolate实例中的对象不可以在另一个Isolate实例中使用。嵌入式开发者能够在其余线程建立一些额外的Isolate实例并行运行。在任什么时候刻，一个Isolate实例只可以被一个线程进行访问，能够利用加锁/解锁进行同步操做。

　　换而言之，咱们在进行v8的嵌入式开发时，没法在多线程中访问js变量，这条规则将直接致使咱们以前的tagg2里面线程执行的函数没法使用Node.js的核心api，好比fs，crypto等模块。如此看来，tagg2包仍是有它使用的局限性，针对一些可使用js原生的大量计算或循环可使用tagg2，Node.js核心api由于没法从主线程共享对象的关系，也就不能跨线程使用了。

　　libuv

　　最后，若是咱们非要让Node.js支持多线程，仍是提倡使用官方的作法，利用libuv库来实现。

libuv是一个跨平台的异步I/O库，它主要用于Node.js的开发，同时他也被Mozilla's Rust language, Luvit, Julia, pyuv等使用。它主要包括了Event loops事件循环，Filesystem文件系统，Networking网络支持，Threads线程，Processes进程，Utilities其余工具。

　　在Node.js核心api中的异步多线程大可能是使用libuv来实现的，下一章将带领你们开发一个让Node.js支持多线程并基于libuv的Node.js包。

　多进程

　　在支持html5的浏览器里，咱们可使用webworker来将一些耗时的计算丢入worker进程中执行，这样主进程就不会阻塞，用户也就不会有卡顿的感受了。在Node.js中是否也可使用这类技术，保证主线程的通畅呢？

　　cluster

　　cluster能够用来让Node.js充分利用多核cpu的性能，同时也可让Node.js程序更加健壮，官网上的cluster示例已经告诉咱们如何从新启动一个由于异常而奔溃的子进程。

　　webworker

　　想要像在浏览器端那样启动worker进程，咱们须要利用Node.js核心api里的child_process模块。child_process模块提供了fork的方法，能够启动一个Node.js文件，将它做为worker进程，当worker进程工做完毕，把结果经过send方法传递给主进程，而后自动退出，这样咱们就利用了多进程来解决主线程阻塞的问题。

　　咱们先启动一个web服务，仍是接收参数计算斐波那契数组：

var express = require('express');
var fork = require('child_process').fork;
var app = express();
app.get('/', function(req, res){
  var worker = fork('./work_fibo.js') //建立一个工做进程
  worker.on('message', function(m) {//接收工做进程计算结果
          if('object' === typeof m && m.type === 'fibo'){
                   worker.kill();//发送杀死进程的信号
                   res.send(m.result.toString());//将结果返回客户端
          }
  });
  worker.send({type:'fibo',num:~~req.query.n || 1});
  //发送给工做进程计算fibo的数量
});
app.listen(8124);

　　咱们经过express监听8124端口，对每一个用户的请求都会去fork一个子进程，经过调用worker.send方法将参数n传递给子进程，同时监听子进程发送消息的message事件，将结果响应给客户端。

　　下面是被fork的work_fibo.js文件内容：

var fibo = function fibo (n) {//定义算法
   return n > 1 ? fibo(n - 1) + fibo(n - 2) : 1;
}
process.on('message', function(m) {
//接收主进程发送过来的消息
          if(typeof m === 'object' && m.type === 'fibo'){
                  var num = fibo(~~m.num);
                  //计算jibo
                  process.send({type: 'fibo',result:num})
                  //计算完毕返回结果        
          }
});
process.on('SIGHUP', function() {
        process.exit();//收到kill信息，进程退出
});

　　咱们先定义函数fibo用来计算斐波那契数组，而后监听了主线程发来的消息，计算完毕以后将结果send到主线程。同时还监听process的SIGHUP事件，触发此事件就进程退出。

　　这里咱们有一点须要注意，主线程的kill方法并非真的使子进程退出，而是会触发子进程的SIGHUP事件，真正的退出仍是依靠process.exit();。

　　下面咱们用ab 命令测试一下多进程方案的处理性能和用户请求延迟，测试环境不变，仍是100个并发100次请求，计算斐波那切数组第35位:

Server Software:        
Server Hostname:        192.168.28.5
Server Port:            8124

Document Path:          /?n=35
Document Length:        8 bytes

Concurrency Level:      100
Time taken for tests:   7.036 seconds
Complete requests:      100
Failed requests:        0
Write errors:           0
Total transferred:      16500 bytes
HTML transferred:       800 bytes
Requests per second:    14.21 [#/sec](mean)
Time per request:       7035.775 [ms](mean)
Time per request:       70.358 [ms](mean, across all concurrent requests)
Transfer rate:          2.29 [Kbytes/sec] received

Connection Times (ms)
              min  mean[+/-sd] median   max
Connect:        4    4   0.2      4       5
Processing:  4269 5855 970.3   6132    7027
Waiting:     4269 5855 970.3   6132    7027
Total:       4273 5860 970.3   6136    7032

Percentage of the requests served within a certain time (ms)
  50%   6136
  66%   6561
  75%   6781
  80%   6857
  90%   6968
  95%   7003
  98%   7017
  99%   7032
 100%   7032 (longest request)

　　压力测试结果QPS约为14.21,相比cluster来讲，仍是快了不少，每一个用户请求的延迟都很平均，由于进程的建立和销毁的开销要大于线程，因此在性能方面略低于tagg2，不过相对于cluster方案，这样的提高仍是令咱们满意的。

　　换一种思路

　　使用child_process模块的fork方法确实可让咱们很好的解决单线程对cpu密集型任务的阻塞问题，同时又没有tagg2包那样没法使用Node.js核心api的限制。

　　可是若是个人worker具备多样性，每次在利用child_process模块解决问题时都须要去建立一个worker.js的工做函数文件，有点麻烦。咱们是否是能够更加简单一些呢？

　　在咱们启动Node.js程序时，node命令能够带上-e这个参数，它将直接执行-e后面的字符串，以下代码就将打印出hello world。

node -e "console.log('hello world')"

　　合理的利用这个特性，咱们就能够免去每次都建立一个文件的麻烦。

var express = require('express');
var spawn = require('child_process').spawn;
var app = express();
var spawn_worker = function(n,end){//定义工做函数
    var fibo = function fibo (n) {
      return n > 1 ? fibo(n - 1) + fibo(n - 2) : 1;
    }
    end(fibo(n));
  }
var spawn_end = function(result){//定义工做函数结束的回调函数参数
    console.log(result);
    process.exit();
}
app.get('/', function(req, res){
  var n = ~~req.query.n || 1;
  //拼接-e后面的参数
  var spawn_cmd = '('+spawn_worker.toString()+'('+n+','+spawn_end.toString()+'));'
  console.log(spawn_cmd);//注意这个打印结果
  var worker = spawn('node',['-e',spawn_cmd]);//执行node -e "xxx"命令
  var fibo_res = '';
  worker.stdout.on('data', function (data) { //接收工做函数的返回
      fibo_res += data.toString();
  });
  worker.on('close', function (code) {//将结果响应给客户端
      res.send(fibo_res);
  });
});
app.listen(8124);

　　代码很简单，咱们主要关注3个地方。

　　第1、咱们定义了spawn_worker函数，他其实就是将会在-e后面执行的工做函数，因此咱们把计算斐波那契数组的算法定义在内，spawn_worker函数接收2个参数，第一个参数n表示客户请求要计算的斐波那契数组的位数，第二个end参数是一个函数，若是计算完毕则执行end，将结果传回主线程；

　　第2、真正当Node.js脚步执行的字符串其实就是spawn_cmd里的内容，它的内容咱们经过运行以后的打印信息，很容易就能明白；

　　第3、咱们利用child_process的spawn方法，相似在命令行里执行了node -e "js code"，启动Node.js工做进程，同时监听子进程的标准输出，将数据保存起来，当子进程退出以后把结果响应给用户。

　　如今主要的焦点就是变量spawn_cmd到底保存了什么，咱们打开浏览器在地址栏里输入：

http://127.0.0.1:8124/?n=35

　　下面就是程序运行以后的打印信息，

(function (n,end){
    var fibo = function fibo (n) {
      return n > 1 ? fibo(n - 1) + fibo(n - 2) : 1;
    }
    end(fibo(n));
  }(35,function (result){
      console.log(result);
      process.exit();
}));

　　对于在子进程执行的工做函数的两个参数n和end如今一目了然，n表明着用户请求的参数，指望得到的斐波那契数组的位数，而end参数则是一个匿名函数，在标准输出中打印计算结果真后退出进程。

　　node -e命令虽然能够减小建立文件的麻烦，但同时它也有命令行长度的限制，这个值各个系统都不相同，咱们经过命令getconf ARG_MAX来得到最大命令长度，例如：MAC OSX下是262,144 byte，而个人linux虚拟机则是131072 byte。

　多进程和多线程

　　大部分多线程解决cpu密集型任务的方案均可以用咱们以前讨论的多进程方案来替代，可是有一些比较特殊的场景多线程的优点就发挥出来了，下面就拿咱们最多见的http web服务器响应一个小的静态文件做为例子。

　　以express处理小型静态文件为例，大体的处理流程以下： 一、首先获取文件状态，判断文件的修改时间或者判断etag来肯定是否响应304给客户端，让客户端继续使用本地缓存。 二、若是缓存已经失效或者客户端没有缓存，就须要获取文件的内容到buffer中，为响应做准备。 三、而后判断文件的MIME类型，若是是相似html，js，css等静态资源，还须要gzip压缩以后传输给客户端 四、最后将gzip压缩完成的静态文件响应给客户端。

　　下面是一个正常成功的Node.js处理静态资源无缓存流程图：

　　这个流程中的(2)，(3)，(4)步都经历了从js到C++ ，打开和释放文件，还有调用了zlib库的gzip算法，其中每一个异步的算法都会有建立和销毁线程的开销，因此这样也是你们诟病Node.js处理静态文件不给力的缘由之一。

　　为了改善这个问题，我以前有利用libuv库开发了一个改善Node.js的http/https处理静态文件的包，名为ifile，ifile包，之因此能够加速Node.js的静态文件处理性能，主要是减小了js和C++的互相调用，以及频繁的建立和销毁线程的开销，下图是ifile包处理一个静态无缓存资源的流程图：

　　因为所有工做都是在libuv的子线程中执行的，因此Node.js主线程不会阻塞，固然性能也会大幅提高了，使用ifile包很是简单，它可以和express无缝的对接。

var express = require('express');
var ifile = require("ifile");
var app = express();    
app.use(ifile.connect());  //默认值是 [['/static',__dirname]];        
app.listen(8124);

　　上面这4行代码就可让express把静态资源交给ifile包来处理了，咱们在这里对它进行了一个简单的压力测试，测试用例为响应一个大小为92kb的jquery.1.7.1.min.js文件，测试命令：

ab -c 500 -n 5000 -H "Accept-Encoding: gzip" 
http://192.168.28.5:8124/static/jquery.1.7.1.min.js

　　因为在ab命令中咱们加入了-H "Accept-Encoding: gzip"，表示响应的静态文件但愿是gzip压缩以后的，因此ifile将会把压缩以后的jquery.1.7.1.min.js文件响应给客户端。结果以下：

Server Software:        
Server Hostname:        192.168.28.5
Server Port:            8124

Document Path:          /static/jquery.1.7.1.min.js
Document Length:        33016 bytes

Concurrency Level:      500
Time taken for tests:   9.222 seconds
Complete requests:      5000
Failed requests:        0
Write errors:           0
Total transferred:      166495000 bytes
HTML transferred:       165080000 bytes
Requests per second:    542.16 [#/sec](mean)
Time per request:       922.232 [ms](mean)
Time per request:       1.844 [ms](mean, across all concurrent requests)
Transfer rate:          17630.35 [Kbytes/sec] received

Connection Times (ms)
              min  mean[+/-sd] median   max
Connect:        0   49 210.2      1    1003
Processing:   191  829 128.6    870    1367
Waiting:      150  824 128.5    869    1091
Total:        221  878 230.7    873    1921

Percentage of the requests served within a certain time (ms)
  50%    873
  66%    878
  75%    881
  80%    885
  90%    918
  95%   1109
  98%   1815
  99%   1875
 100%   1921 (longest request)

　　咱们首先看到Document Length一项结果为33016 bytes说明咱们的jquery文件已经被成功的gzip压缩，由于源文件大小是92kb；其次，咱们最关心的Requests per second:542.16 [#/sec](mean)，说明咱们每秒能处理542个任务；最后，咱们看到，在这样的压力状况下，平均每一个用户的延迟在1.844 [ms]。

　　咱们看下使用express框架处理这样的压力会是什么样的结果，express测试代码以下：

var express = require('express');
var app = express();
app.use(express.compress());//支持gzip
app.use('/static', express.static(__dirname + '/static'));
app.listen(8124);

　　代码一样很是简单，注意这里咱们使用：

app.use('/static', express.static(__dirname + '/static'));

　　而不是：

app.use(express.static(__dirname));

　　后者每一个请求都会去匹配一次文件是否存在，而前者只有请求url是/static开头的才会去匹配静态资源，因此前者效率更高一些。而后咱们执行相同的ab压力测试命令看下结果：

Server Software:        
Server Hostname:        192.168.28.5
Server Port:            8124

Document Path:          /static/jquery.1.7.1.min.js
Document Length:        33064 bytes

Concurrency Level:      500
Time taken for tests:   16.665 seconds
Complete requests:      5000
Failed requests:        0
Write errors:           0
Total transferred:      166890000 bytes
HTML transferred:       165320000 bytes
Requests per second:    300.03 [#/sec](mean)
Time per request:       1666.517 [ms](mean)
Time per request:       3.333 [ms](mean, across all concurrent requests)
Transfer rate:          9779.59 [Kbytes/sec] received

Connection Times (ms)
              min  mean[+/-sd] median   max
Connect:        0  173 539.8      1    7003
Processing:   509  886 350.5    809    9366
Waiting:      238  476 277.9    426    9361
Total:        510 1059 632.9    825    9367

Percentage of the requests served within a certain time (ms)
  50%    825
  66%    908
  75%   1201
  80%   1446
  90%   1820
  95%   1952
  98%   2560
  99%   3737
 100%   9367 (longest request)

　　一样分析一下结果，Document Length:33064 bytes表示文档大小为33064 bytes，说明咱们的gzip起做用了，每秒处理任务数从ifile包的542降低到了300，最长用户等待时间也延长到了9367 ms，可见咱们的努力起到了立竿见影的做用，js和C++互相调用以及线程的建立和释放并非没有损耗的。

　　可是当我在express的谷歌论坛里贴上这些测试结果，并宣传ifile包的时候，express的做者TJ，给出了不同的评价，他在回复中说道：

请牢记你可能不须要这么高等级吞吐率的系统，就算是每个月百万级别下载量的npm网站，也仅仅每秒处理17个请求而已，这样的压力甚至于PHP也能够处理掉（又黑了一把php）。

　　确实如TJ所说，性能只是咱们项目的指标之一而非所有，一味的去追求高性能并非很理智。

　　ifile包开源项目地址：https://github.com/DoubleSpout/ifile

　总结

　　单线程的Node.js给咱们编码带来了太多的便利和乐趣，咱们应该时刻保持清醒的头脑，在写Node.js代码中切不可与PHP混淆，任何一个隐藏的问题均可能击溃整个线上正在运行的Node.js程序。

　　单线程异步的Node.js不表明不会阻塞，在主线程作过多的任务可能会致使主线程的卡死，影响整个程序的性能，因此咱们要很是当心的处理大量的循环，字符串拼接和浮点运算等cpu密集型任务，合理的利用各类技术把任务丢给子线程或子进程去完成，保持Node.js主线程的畅通。

　　线程/进程的使用并非没有开销的，尽量减小建立和销毁线程/进程的次数，能够提高咱们系统总体的性能和出错的几率。

　　最后请不要一味的追求高性能和高并发，由于咱们可能不须要系统具备那么大的吞吐率。高效，敏捷，低成本的开发才是项目所须要的，这也是为何Node.js可以在众多开发语言中脱颖而出的关键。

　参考文献：

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