node官网API总结--process、child_process、cluster

_在掘金43335
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进程管理API简介

  • process：进程对象，提供标准输入、输出、运行权限、运行环境和状态等信息
  • child_process：创建和管理子进程
    • 核心方法：spawn()
    • 其他方法都是对spawn进行封装的语法糖：fork | exec | execFile
  • cluster：对child_process的进一步补充，实现多进程
    • 专用于解决单进程NodeJS Web服务器无法充分利用多核CPU的问题。
    • 用于简化多进程服务程序的开发。
  • woker_threads：多线程能力
    • 可以共享内存，通过传输ArrayBuffer实例，或共享SharedArrayBuffer实例实现
    • Worker：在主线程中创建子线程，接收fileName作为参数，为子线程执行的入口

process

事件类型

  • message：监听IPC通道，衍生的Node.js子进程，用send()发送的消息
  • beforeExit：不要将beforeExit作为exit的替代事件
  • exit: 调用exit()方法时，会触发
  • disconnect：IPC通道被关闭时，
  • warning：进程触发警告
  • 错误类型的事件监听：unhandleRejection | uncaughtException | uncaughtExceptionMonitor
  • 信号事件：一般用于和系统通信，包括多种类型的事件，如SIGINT | SIGTERM等
    • 信号事件，在Worker线程上不可用

方法：

  • abort | exit | disconnect | kill | getuid | setuig | getgid | setgid

退出程序

  • 正常退出码是0
  • 异常退出有多种状态码：1 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 9 | 10

console

  • console.log()
  • cosole.error()：输出错误
  • console.trace()：向标准错误流输出当前的调用栈

process.nextTick()

  • 在同步事件执行完成之后，就会触发，是在本轮循环执行的
  • 将大事件拆分为小事件，减少每个事件的执行时间，提高事件响应速度
  • 引入的原因：Node是单线程，如果某个事件占用大量的CPU时间，就会造成页面卡顿，所以用nextTick()缩短每个事件的执行时间
  • 不要用setTimeout()代替nextTick，因为setTimeout的效率要低很多

常用API

  • process.argv可以获得命令行参数
    • argv[0] == NodeJS执行程序的绝对路径
    • argv[1]： 主模块的绝对路径
    • argv[2]：第一个命令行参数从这个位置开始
  // 获取process命令行命令
  process.argv.slice(2)
  • process.stdin：标准输入数据流，只读
  • Process.stdout：只写
  • processs.stderr：只写
  • process.channel：如果该进程是由IPC通道创建的，则该属性保存IPC通道的引用，
  • process.title：进程名称
  • pid：进程ID、ppid：父进程ID
  • platform：操作系统平台
  • process.updatetime()：当前进程已运行时间
  • 如何降权？？？gid \ uid属性
    • 有root权限，才能监听1024以下的端口；完成监听的操作后，最好把权限降下来
      • process.setuid：设置用户标识
      • process.setgid：为进程设置组标识
    • 获取当前uid，或gid
      • process.env.SUDO_UID || SUDO_GID
      • process.getuid() | process.getgid()

child_process

简介

  • 用于创建子进程。
  • 创建子进程后，会在父子进程的管道间，创建数据流 stdin | stdout | stderr
  • 可以创建异步进程(spawn | fork | exec | execFile)
  • 也可以创建同步进程（spawnSync、execSync、execFileSync）
    • 同步/异步进程，方法都会返回ChildProcess实例

ChildProcess类

  • 提供的事件
    • close | disconnect | exit | error | message | close
    • close事件和exit事件不同
      • 当子进程的stdio流被关闭时会触发close
      • 但当exit事件被触发时，子进程的stdio流可能依然是打开的
  • 属性：
    • channel | connected | exitCode
  • 常用方法：send() | kill()

常用API

  • child_process.spawn(command, args, options)
    • 返回ChildProcess类的实例，
    • 可在options中，指定衍生子进程的工作目录和环境变量
  • child_process.exec(command, options, callback)
    • 用node的子进程运行命令command，command是一个字符串
    • options是一个对象，包含cwd\env\stdio等
    • 会先创建一个shell，然后在shell中运行命令，命令执行结束后，会将stdout/stderr返回
  • child_process.execFile()
    • 直接执行命令，而不先衍生一个shell
  • child_process.fork(modulePath, args, options)
    • modulePath：要在子进程中运行的模块，只能运行node子进程
    • Fork是spawn的特殊形式，但是它会在父进程和子进程中间建立一个管道用于消息传递
    • 衍生的node.js进程独立于父进程，除了IPC可以通信外，每个进程都有自己的内存，带着自己的V8实例，返回自己的childProcess对象
      • 由于需要额外的资源分配，因此不建议衍生大量的Node.js进程
    • 衍生的进程数量，最多可以和cpu数量相等
      • require(‘os’).cpus()：返回一个对象数组，获取核数
  • maBuffer：指定 stderr和stdout上允许的最大字节数，超过该字节数时，进程会被终止。

exec和execFile的区别

  • execFile，适用于Mac\unix\linux等系统。因为它直接运行，因此更高效
  • exec，适用于windows系统，因为.bat, .cmd文件无法直接执行命令，必须借助于shell

主进程和子进程通信

cluster

系统进程架构类型

  • 单进程多线程
    • 优点：线程间切换的开销比较小
    • 缺点：稳定性不高。线程数量会受到内存的限制，当线程达到一定数量后，增加cpu也不能提升性能
  • 单线程多进程
    • 优点：高性能，不用频繁的切换线程。高并发时，也可以保持低内存的占用。可以根据cpu的数量增加进程数；线程安全，不用添加锁的机制；异步非阻塞
    • 缺点：进程间的调度开销大，跨进程通信传输的数据不能太大。

简介

  • cluster可以创建共享服务器端口的不同子进程
  • 工作进程由child_process.fork()创建，因此可以使用IPC和父进程进行通信，所以可以使各个进程交替处理连接服务

实现原理

  • 轮询（除windows外的默认方法）：主进程监听端口
  • 主进程创建socket，发送给感兴趣的子进程，但由于操作系统调度机制的难以琢磨，分发变得很不稳定，可能会出现分配不均的情况
  • 注意：Node.js不支持路由逻辑；各个工作进程间是相互独立的，他们的关闭或打开不会影响其他进程。

工作进程属性--Worker类

  • 如何获取
    • 在主进程中获取：cluster.workers
    • 在工作进程中读取：cluster.worker
  • 事件：disconnect | exit | online | listening | message | error
  • 方法：disconnect | kill | send | isConnected
  • 属性：id | process（process属性即上节中讲到的 process类，包含pid | ppid | env 等属性）

事件类型分类

  • 备注：以下事件的回调函数中，第一个参数都是Worker类
  • 连接：
    • fork：衍生出一个新的工作进程后，会自动触发该事件
    • online：
      • 当一个新的进程被衍生时，会触发fork事件，但等到工作进程被运行的时候会触发online响应事件
    • setup：setupMaster后被触发，setupMaster方法用于重置fork的配置
  • 退出：
    • disconnect(callback)：工作进程的IPC通道被断开后悔被触发
    • exit事件
      • 任何一个工作进程关闭的时候，都会触发
      • 可以用于重启工作进程
    • 备注：disconnect和exit事件之间，可能会存在延迟
  • 消息监听
    • listening
      • 工作进程调用listen后，工作进程上的server会触发listening， cluster.listening也会被触发
    • message
      • 主进程接收到任意工作进程的消息后，都会被触发

属性配置：

  • setupMaster
    • 修改fork的默认行为，一旦被调用后，将会按照settings设置，该方法只对后面的fork()起作用，对前面已经fork的进程不起作用
  • isMaster：是否是主类
  • isWorker：是否是工作进程
  • worker
    • 当前工作进程的引用，对主进程无效
    • 在工作进程中，可用cluster.worker获取
  • workers：哈希表，存储活跃的所有工作进程对象
    • 在主进程中，可用cluster.workers获取所有子进程，id是键名，可以很方便的遍历子进程
  • settings
    • Fork()后，或setupMaster()后，工作进程的一些默认值
  • schedulingPolicy
    • 调度策略
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