node进程间通讯

时间 2020-05-27

标签 node 进程通讯繁體版

原文原文链接

做为一名合格的程序猿/媛，对于进程、线程仍是有必要了解一点的，本文将从下面几个方向进行梳理，尽可能作到知其然并知其因此然：javascript

进程和线程的概念和关系
进程演进
进程间通讯
理解底层基础，助力上层应用
进程保护

进程和线程的概念和关系

用户下达运行程序的命令后，就会产生进程。同一程序可产生多个进程（一对多关系），以容许同时有多位用户运行同一程序，却不会相冲突。html

进程须要一些资源才能完成工做，如CPU使用时间、存储器、文件以及I/O设备，且为依序逐一进行，也就是每一个CPU核心任什么时候间内仅能运行一项进程。前端

进程与线程的区别：进程是计算机管理运行程序的一种方式，一个进程下可包含一个或者多个线程。线程能够理解为子进程。java

摘自wiki百科node

也就是说，进程是咱们运行的程序代码和占用的资源总和，线程是进程的最小执行单位，固然也支持并发。能够说是把问题细化，分红一个个更小的问题，进而得以解决。linux

而且进程内的线程是共享进程资源的，处于同一地址空间，因此切换和通讯相对成本小，而进程能够理解为没有公共的包裹容器。git

可是若是进程间须要通讯的话，也须要一个公共环境或者一个媒介，这个就是操做系统。github

进程演进

咱们的计算机有单核的、多核的，也有多种的组合方式：chrome

单进程

由于是一个进程，因此某一时刻只能处理一个事务，后续须要等待，体验很差windows

多进程

为了解决上面的问题，可是若是有不少请求的话，会产生不少进程，开销自己就是一个不小的问题，而进程占据独立的内存，这么多响应是的进程不免会有重复的状态和数据，会形成资源浪费。

多进程多线程

由以前的进程处理事务，改为使用线程处理事务，解决了开销大，资源浪费的问题，还可使用线程池，预先建立就绪线程，减小建立和销毁线程的开销。

可是一个cpu某一时刻只能处理一个事务。像时间分片来调度线程的话，会致使线程切换频繁，是很是耗时的。

单进程单线程

相似也就是v8，基于事件驱动，有效的避免了内存开销和上下文切换，只须要线程间通讯，便可在适当的时刻进行事务结果等的反馈。

可是遇到计算量很大的事务，会阻塞后续任务的执行。像这样：

单进程单线程(多进程架构)

node提供了cluster和child_process两个模块进行进程的建立，也就是咱们常说的主(Master)从(Worker)模式。Master负责任务调度和管理Worker进程，Worker进行事务处理。

进程间通讯

node自己提供了cluster和child_process模块建立子进程，本质上cluster.fork()是child_process.fork()的上层实现，cluster带来的好处是能够监听共享端口，不然建议使用child_process。

child_process

child_process提供了异步和同步的操做方法，具体可查看文档。

常见的异步方法有：

除了fork出来的进程会长期驻存外，其余方式会在子进程任务完成后以流的方式返回并销毁进程。

异步方法会返回ChildProcess的实例，ChildProcess不能直接建立，只能返回。

来看几张图吧：

举个例子

有一个很长很长的循环，若是不开启子进程，会等循环以后才能执行以后的逻辑。

咱们能够将耗时的循环放到子进程中，主进程会接受子进程的返回，不影响后续事物的处理。

// 主进程
const execFile = require('child_process').execFile;

execFile('./child.js', [], (err, stdout, stderr) => {
    if (err) {
        console.log(err);
        return;
    }
    console.log(`stdout: ${stdout}`);
});
console.log('用户事务处理');

// 子进程
#!/usr/bin/env node

for (let i = 0; i < 10000; i++) {
    process.stdout.write(`${i}`);
}

而对于fork，它是专门用来生产子进程的，也能够说是主进程的拷贝，返回的ChildProcess中会内置额外的通讯通道，也就是IPC通道，容许消息在父子进程间传递，例如经过文件描述符，不过因为建立的是匿名通道，因此只有主进程能够与之通讯，其余进程没法进行通讯。但相对的还有命名通道，详见下一节。

看一个简单的例子:

//parent.js
const cp = require('child_process');
const n = cp.fork(`${__dirname}/sub.js`);
n.on('message', (m) => {
    console.log('PARENT got message:', m);
});
n.send({ hello: 'world' });

//sub.js
process.on('message', (m) => {
    console.log('CHILD got message:', m);
});
process.send({ foo: 'bar' });

父进程经过fork返回的ChildProcess进行通讯的监听和发送，子进程经过全局变量process进行监听和发送。

cluster

cluster本质上也是经过child_process.fork建立子进程，他还能帮咱们合理的管理进程。

const cluster = require('cluster');
// 判断是否为主进程
if (cluster.isMaster) {
    const cpuNum = require('os').cpus().length;
    for (let i = 0; i < cpuNum; ++i) {
        cluster.fork();
    }

    cluster.on('online', (worker) => {
        console.log('Create worker-' + worker.process.pid);
    });

    cluster.on('exit', (worker, code, signal) => {
        console.log(
            '[Master] worker ' +
                worker.process.pid +
                ' died with code:' +
                code +
                ', and' +
                signal
        );
        cluster.fork(); // 重启子进程
    });
} else {
    const net = require('net');
    net.createServer()
        .on('connection', (socket) => {
            setTimeout(() => {
                socket.end('Request handled by worker-' + process.pid);
            }, 10);
        })
        .listen(8989);
}

细心地你可能发现多个子进程监听了同一个端口，这样不会EADDRIUNS吗？

其实否则，真正监听端口的是主进程，当前端请求到达时，会将句柄发送给某个子进程。

理解底层基础，助力上层应用

进程间通讯(IPC)大概有这几种：

匿名管道
命名管道
信号量
消息队列
信号
共享内存
套接字

从技术上划分又能够划分红如下四种：

消息传递(管道，FIFO，消息队列)
同步(互斥量，条件变量，读写锁等)
共享内存(匿名的，命名的)
远程过程调用

文件描述符是什么？

在linux中一切皆文件，linux会给每一个文件分配一个id，这个id就是文件描述符，指针也是文件描述符的一种。这个很好理解，不过咱们能够再往深了说，一个进程启动后，会在内核空间(虚拟空间的一部分)建立一个PCB控制块，PCB内部有一个文件描述符表，记录着当前进程全部可用的文件描述符（即当前进程全部打开的文件）。系统出了维护文件描述符表外，还须要维护打开文件表(Open file table)和i-node表(i-node table)。

文件打开表(Open file table)包含文件偏移量，状态标志，i-node表指针等信息

i-node表(i-node table)包括文件类型，文件大小，时间戳，文件锁等信息

文件描述符不是一对一的，它能够：