// worker.js
let worker;
process.title = 'node-worker'
process.on('message', function (message, sendHandle) {
if (message === 'server') {
worker = sendHandle;
worker.on('connection', function (socket) {
console.log('I am worker, pid: ' + process.pid + ', ppid: ' + process.ppid)
});
}
});驗(yàn)證一番，控制臺(tái)執(zhí)行 node master.js
了解 cluster 的話會(huì)知道，子進(jìn)程是通過 cluster.fork() 創(chuàng)建的。在 linux 中，系統(tǒng)原生提供了 fork 方法，那么為什么 Node 選擇自己實(shí)現(xiàn) cluster模塊 ，而不是直接使用系統(tǒng)原生的方法？主要的原因是以下兩點(diǎn)：
在 cluster模塊 中，針對第一個(gè)問題，通過判斷當(dāng)前進(jìn)程是否為 master進(jìn)程，若是，則監(jiān)聽端口，若不是則表示為 fork 的 worker進(jìn)程，不監(jiān)聽端口。
針對第二個(gè)問題，cluster模塊 內(nèi)置了負(fù)載均衡功能， master進(jìn)程 負(fù)責(zé)監(jiān)聽端口接收請求，然后通過調(diào)度算法（默認(rèn)為 Round-Robin，可以通過環(huán)境變量 NODE_CLUSTER_SCHED_POLICY 修改調(diào)度算法）分配給對應(yīng)的 worker進(jìn)程。
3. 異常捕獲
3.1 未捕獲異常
當(dāng)代碼拋出了異常沒有被捕獲到時(shí)，進(jìn)程將會(huì)退出，此時(shí) Node.js 提供了 process.on('uncaughtException', handler) 接口來捕獲它，但是當(dāng)一個(gè) Worker 進(jìn)程遇到未捕獲的異常時(shí)，它已經(jīng)處于一個(gè)不確定狀態(tài)，此時(shí)我們應(yīng)該讓這個(gè)進(jìn)程優(yōu)雅退出：
關(guān)閉異常 Worker 進(jìn)程所有的 TCP Server（將已有的連接快速斷開，且不再接收新的連接），斷開和 Master 的 IPC 通道，不再接受新的用戶請求。
Master 立刻 fork 一個(gè)新的 Worker 進(jìn)程，保證在線的『工人』總數(shù)不變。
異常 Worker 等待一段時(shí)間，處理完已經(jīng)接受的請求后退出。
+---------+ +---------+
| Worker | | Master |
+---------+ +----+----+
| uncaughtException |
+------------+ |
| | | +---------+
| <----------+ | | Worker |
| | +----+----+
| disconnect | fork a new worker |
+-------------------------> + ---------------------> |
| wait... | |
| exit | |
+-------------------------> | |
| | |
die | |
| |
| |
3.2 OOM、系統(tǒng)異常
當(dāng)一個(gè)進(jìn)程出現(xiàn)異常導(dǎo)致 crash 或者 OOM 被系統(tǒng)殺死時(shí)，不像未捕獲異常發(fā)生時(shí)我們還有機(jī)會(huì)讓進(jìn)程繼續(xù)執(zhí)行，只能夠讓當(dāng)前進(jìn)程直接退出，Master 立刻 fork 一個(gè)新的 Worker。
二、子進(jìn)程
1. child_process模塊
child_process 模塊提供了衍生子進(jìn)程的能力, 簡單來說就是執(zhí)行cmd命令的能力。
默認(rèn)情況下， stdin、 stdout 和 stderr 的管道會(huì)在父 Node.js 進(jìn)程和衍生的子進(jìn)程之間建立。 這些管道具有有限的（且平臺(tái)特定的）容量。 如果子進(jìn)程寫入 stdout 時(shí)超出該限制且沒有捕獲輸出，則子進(jìn)程會(huì)阻塞并等待管道緩沖區(qū)接受更多的數(shù)據(jù)。 這與 shell 中的管道的行為相同。 如果不消費(fèi)輸出，則使用 { stdio: 'ignore' } 選項(xiàng)。
1.1 引入child_process
const cp = require('child_process');1.2 基本概念
通過 API 創(chuàng)建出來的子進(jìn)程和父進(jìn)程沒有任何必然聯(lián)系
其他三種方法都是 spawn() 的延伸。
1.2.1 fork(modulePath, args)函數(shù), 復(fù)制進(jìn)程
記住，衍生的 Node.js 子進(jìn)程獨(dú)立于父進(jìn)程，但兩者之間建立的 IPC 通信通道除外。 每個(gè)進(jìn)程都有自己的內(nèi)存，帶有自己的 V8 實(shí)例
舉個(gè)?
在一個(gè)目錄下新建 worker.js 和 master.js 兩個(gè)文件：
# child.js
const t = JSON.parse(process.argv[2]);
console.error(`子進(jìn)程 t=${JSON.stringify(t)}`);
process.send({hello:`兒子pid=${process.pid} 給爸爸進(jìn)程pid=${process.ppid} 請安`});
process.on('message', (msg)=>{
console.error(`子進(jìn)程 msg=${JSON.stringify(msg)}`);
});# parent.js
const {fork} = require('child_process');
for(let i = 0; i < 3; i++){
const p = fork('./child.js', [JSON.stringify({id:1,name:1})]);
p.on('message', (msg) => {
console.log(`messsgae from child msg=${JSON.stringify(msg)}`, );
});
p.send({hello:`來自爸爸${process.pid} 進(jìn)程id=${i}的問候`});
}
通過 node parent.js 啟動(dòng) parent.js，然后通過 ps aux | grep worker.js 查看進(jìn)程的數(shù)量，我們可以發(fā)現(xiàn)，理想狀況下，進(jìn)程的數(shù)量等于 CPU 的核心數(shù)，每個(gè)進(jìn)程各自利用一個(gè) CPU 核心。
這是經(jīng)典的 Master-Worker 模式（主從模式）
實(shí)際上，fork 進(jìn)程是昂貴的，復(fù)制進(jìn)程的目的是充分利用 CPU 資源，所以 NodeJS 在單線程上使用了事件驅(qū)動(dòng)的方式來解決高并發(fā)的問題。
適用場景
一般用于比較耗時(shí)的場景，并且用node去實(shí)現(xiàn)的，比如下載文件；
fork可以實(shí)現(xiàn)多線程下載：將文件分成多塊，然后每個(gè)進(jìn)程下載一部分，最后拼起來；
1.2.2 execFile(file, args[, callback])
const cp = require('child_process');
// 第一個(gè)參數(shù)，要運(yùn)行的可執(zhí)行文件的名稱或路徑。這里是echo
cp.execFile('echo', ['hello', 'world'], (err, stdout, stderr) => {
if (err) { console.error(err); }
console.log('stdout: ', stdout);
console.log('stderr: ', stderr);
});適用場景
比較適合開銷小的任務(wù)，更關(guān)注結(jié)果，比如ls等；
1.2.3 exec(command, options)
主要用來執(zhí)行一個(gè)shell方法，其內(nèi)部還是調(diào)用了spawn ,不過他有最大緩存限制。
只有一個(gè)字符串命令
和 shell 一模一樣
const cp = require('child_process');
cp.exec(`cat ${__dirname}/messy.txt | sort | uniq`, (err, stdout, stderr) => {
console.log(stdout);
});適用場景
比較適合開銷小的任務(wù)，更關(guān)注結(jié)果，比如ls等；
1.2.4 spawn(command, args)
通過流可以使用有大量數(shù)據(jù)輸出的外部應(yīng)用，節(jié)約內(nèi)存
使用流提高數(shù)據(jù)響應(yīng)效率
spawn 方法返回一個(gè) I/O 的流接口
單一任務(wù)
const cp = require('child_process');
const child = cp.spawn('echo', ['hello', 'world']);
child.on('error', console.error);
# 輸出是流，輸出到主進(jìn)程stdout，控制臺(tái)
child.stdout.pipe(process.stdout);
child.stderr.pipe(process.stderr);多任務(wù)串聯(lián)
const cp = require('child_process');
const path = require('path');
const cat = cp.spawn('cat', [path.resolve(__dirname, 'messy.txt')]);
const sort = cp.spawn('sort');
const uniq = cp.spawn('uniq');
# 輸出是流
cat.stdout.pipe(sort.stdin);
sort.stdout.pipe(uniq.stdin);
uniq.stdout.pipe(process.stdout);適用場景
spawn是流式的，所以適合耗時(shí)任務(wù)，比如執(zhí)行npm install，打印install的過程
1.3 各種事件
1.3.1 close
在進(jìn)程已結(jié)束并且子進(jìn)程的標(biāo)準(zhǔn)輸入輸出流（sdtio）已關(guān)閉之后，則觸發(fā) 'close' 事件。這個(gè)事件跟exit不同，因?yàn)槎鄠€(gè)進(jìn)程可以共享同個(gè)stdio流。
參數(shù)：
問題：code一定是有的嗎？
（從對code的注解來看好像不是）比如用kill殺死子進(jìn)程，那么，code是？
1.3.2 exit
參數(shù)：
code、signal，如果子進(jìn)程是自己退出的，那么code就是退出碼，否則為null；
如果子進(jìn)程是通過信號(hào)結(jié)束的，那么，signal就是結(jié)束進(jìn)程的信號(hào)，否則為null。
這兩者中，一者肯定不為null。
注意事項(xiàng)：
exit事件觸發(fā)時(shí)，子進(jìn)程的stdio stream可能還打開著。（場景？）此外，nodejs監(jiān)聽了SIGINT和SIGTERM信號(hào)，也就是說，nodejs收到這兩個(gè)信號(hào)時(shí)，不會(huì)立刻退出，而是先做一些清理的工作，然后重新拋出這兩個(gè)信號(hào)。（目測此時(shí)js可以做清理工作了，比如關(guān)閉數(shù)據(jù)庫等。）
SIGINT：interrupt，程序終止信號(hào)，通常在用戶按下CTRL+C時(shí)發(fā)出，用來通知前臺(tái)進(jìn)程終止進(jìn)程。
SIGTERM：terminate，程序結(jié)束信號(hào)，該信號(hào)可以被阻塞和處理，通常用來要求程序自己正常退出。shell命令kill缺省產(chǎn)生這個(gè)信號(hào)。如果信號(hào)終止不了，我們才會(huì)嘗試SIGKILL（強(qiáng)制終止）。
1.3.3 error
當(dāng)發(fā)生下列事情時(shí)，error就會(huì)被觸發(fā)。當(dāng)error觸發(fā)時(shí)，exit可能觸發(fā)，也可能不觸發(fā)。（內(nèi)心是崩潰的）
無法衍生該進(jìn)程。
進(jìn)程無法kill。
向子進(jìn)程發(fā)送消息失敗。
1.3.4 message
當(dāng)采用process.send()來發(fā)送消息時(shí)觸發(fā)。
參數(shù)：
message，為json對象，或者primitive value；sendHandle，net.Socket對象，或者net.Server對象（熟悉cluster的同學(xué)應(yīng)該對這個(gè)不陌生）
1.4 方法
.connected：當(dāng)調(diào)用.disconnected()時(shí)，設(shè)為false。代表是否能夠從子進(jìn)程接收消息，或者對子進(jìn)程發(fā)送消息。
.disconnect()：關(guān)閉父進(jìn)程、子進(jìn)程之間的IPC通道。當(dāng)這個(gè)方法被調(diào)用時(shí)，disconnect事件就會(huì)觸發(fā)。如果子進(jìn)程是node實(shí)例（通過child_process.fork()創(chuàng)建），那么在子進(jìn)程內(nèi)部也可以主動(dòng)調(diào)用process.disconnect()來終止IPC通道。
三、NodeJS多線程
應(yīng)對單線程問題，通常使用多進(jìn)程的方式來模擬多線程
1. 單線程問題
2. Node 線程
Node 進(jìn)程占用了 7 個(gè)線程
Node 中最核心的是 v8 引擎，在 Node 啟動(dòng)后，會(huì)創(chuàng)建 v8 的實(shí)例，這個(gè)實(shí)例是多線程的
JavaScript 的執(zhí)行是單線程的，但 Javascript 的宿主環(huán)境，無論是 Node 還是瀏覽器都是多線程的。
Javascript 為什么是單線程？
這個(gè)問題需要從瀏覽器說起，在瀏覽器環(huán)境中對于 DOM 的操作，試想如果多個(gè)線程來對同一個(gè) DOM 操作是不是就亂了呢，那也就意味著對于DOM的操作只能是單線程，避免 DOM 渲染沖突。在瀏覽器環(huán)境中 UI 渲染線程和 JS 執(zhí)行引擎是互斥的，一方在執(zhí)行時(shí)都會(huì)導(dǎo)致另一方被掛起，這是由 JS 引擎所決定的。
3. 異步 IO
process.env.UV_THREADPOOL_SIZE = 64
4. 真 Node 多線程
4.1 worker_threads核心模塊
const {
isMainThread,
parentPort,
workerData,
threadId,
MessageChannel,
MessagePort,
Worker
} = require('worker_threads');
function mainThread() {
for (let i = 0; i < 5; i++) {
const worker = new Worker(__filename, { workerData: i });
worker.on('exit', code => { console.log(`main: worker stopped with exit code ${code}`); });
worker.on('message', msg => {
console.log(`main: receive ${msg}`);
worker.postMessage(msg + 1);
});
}
}
function workerThread() {
console.log(`worker: workerDate ${workerData}`);
parentPort.on('message', msg => {
console.log(`worker: receive ${msg}`);
}),
parentPort.postMessage(workerData);
}
if (isMainThread) {
mainThread();
} else {
workerThread();
}4.2 線程通信
const assert = require('assert');
const {
Worker,
MessageChannel,
MessagePort,
isMainThread,
parentPort
} = require('worker_threads');
if (isMainThread) {
const worker = new Worker(__filename);
const subChannel = new MessageChannel();
worker.postMessage({ hereIsYourPort: subChannel.port1 }, [subChannel.port1]);
subChannel.port2.on('message', (value) => {
console.log('received:', value);
});
} else {
parentPort.once('message', (value) => {
assert(value.hereIsYourPort instanceof MessagePort);
value.hereIsYourPort.postMessage('the worker is sending this');
value.hereIsYourPort.close();
});
}
四、 多進(jìn)程 vs 多線程
進(jìn)程是資源分配的最小單位，線程是CPU調(diào)度的最小單位
五、 知識(shí)拓展
1. IPC
IPC (Inter-process communication) 即進(jìn)程間通信，由于每個(gè)進(jìn)程創(chuàng)建之后都有自己的獨(dú)立地址空間，實(shí)現(xiàn) IPC 的目的就是為了進(jìn)程之間資源共享訪問。
實(shí)現(xiàn) IPC 的方式有多種：管道、消息隊(duì)列、信號(hào)量、Domain Socket，Node.js 通過 pipe 來實(shí)現(xiàn)。
實(shí)際上，父進(jìn)程會(huì)在創(chuàng)建子進(jìn)程之前，會(huì)先創(chuàng)建 IPC 通道并監(jiān)聽這個(gè) IPC，然后再創(chuàng)建子進(jìn)程，通過環(huán)境變量（NODE_CHANNEL_FD）告訴子進(jìn)程和 IPC 通道相關(guān)的文件描述符，子進(jìn)程啟動(dòng)的時(shí)候根據(jù)文件描述符連接 IPC 通道，從而和父進(jìn)程建立連接。
2. 句柄傳遞
句柄是一種可以用來標(biāo)識(shí)資源的引用的，它的內(nèi)部包含了指向?qū)ο蟮奈募Y源描述符。
一般情況下，當(dāng)我們想要將多個(gè)進(jìn)程監(jiān)聽到一個(gè)端口下，可能會(huì)考慮使用主進(jìn)程代理的方式處理：
然而，這種代理方案會(huì)導(dǎo)致每次請求的接收和代理轉(zhuǎn)發(fā)用掉兩個(gè)文件描述符，而系統(tǒng)的文件描述符是有限的，這種方式會(huì)影響系統(tǒng)的擴(kuò)展能力。
所以，為什么要使用句柄？原因是在實(shí)際應(yīng)用場景下，建立 IPC 通信后可能會(huì)涉及到比較復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理場景，句柄可以作為 send() 方法的第二個(gè)可選參數(shù)傳入，也就是說可以直接將資源的標(biāo)識(shí)通過 IPC 傳輸，避免了上面所說的代理轉(zhuǎn)發(fā)造成的文件描述符的使用。
以下是支持發(fā)送的句柄類型：
net.Socket
net.Server
net.Native
dgram.Socket
dgram.Native
3.孤兒進(jìn)程
父進(jìn)程創(chuàng)建子進(jìn)程之后，父進(jìn)程退出了，但是父進(jìn)程對應(yīng)的一個(gè)或多個(gè)子進(jìn)程還在運(yùn)行，這些子進(jìn)程會(huì)被系統(tǒng)的 init 進(jìn)程收養(yǎng)，對應(yīng)的進(jìn)程 ppid 為 1，這就是孤兒進(jìn)程。通過以下代碼示例說明。
# worker.js
const http = require('http');
const server = http.createServer((req, res) => {
res.end('I am worker, pid: ' + process.pid + ', ppid: ' + process.ppid);
// 記錄當(dāng)前工作進(jìn)程 pid 及父進(jìn)程 ppid
});
let worker;
process.on('message', function (message, sendHandle) {
if (message === 'server') {
worker = sendHandle;
worker.on('connection', function(socket) {
server.emit('connection', socket);
});
}
});# master.js
const fork = require('child_process').fork;
const server = require('net').createServer();
server.listen(3000);
const worker = fork('worker.js');
worker.send('server', server);
console.log('worker process created, pid: %s ppid: %s', worker.pid, process.pid);
process.exit(0);
// 創(chuàng)建子進(jìn)程之后，主進(jìn)程退出，此時(shí)創(chuàng)建的 worker 進(jìn)程會(huì)成為孤兒進(jìn)程控制臺(tái)進(jìn)行測試，輸出當(dāng)前工作進(jìn)程 pid 和 父進(jìn)程 ppid
由于在 master.js 里退出了父進(jìn)程，活動(dòng)監(jiān)視器所顯示的也就只有工作進(jìn)程。
再次驗(yàn)證，打開控制臺(tái)調(diào)用接口，可以看到工作進(jìn)程 5611 對應(yīng)的 ppid 為 1（為 init 進(jìn)程），此時(shí)已經(jīng)成為了孤兒進(jìn)程
4. 守護(hù)進(jìn)程
守護(hù)進(jìn)程運(yùn)行在后臺(tái)不受終端的影響，什么意思呢？
Node.js 開發(fā)的同學(xué)們可能熟悉，當(dāng)我們打開終端執(zhí)行 node app.js 開啟一個(gè)服務(wù)進(jìn)程之后，這個(gè)終端就會(huì)一直被占用，如果關(guān)掉終端，服務(wù)就會(huì)斷掉，即前臺(tái)運(yùn)行模式。
如果采用守護(hù)進(jìn)程進(jìn)程方式，這個(gè)終端我執(zhí)行 node app.js 開啟一個(gè)服務(wù)進(jìn)程之后，我還可以在這個(gè)終端上做些別的事情，且不會(huì)相互影響。
4.1 創(chuàng)建步驟
4.2 Node.js 編寫守護(hù)進(jìn)程 Demo及測試
index.js 文件里的處理邏輯使用 spawn 創(chuàng)建子進(jìn)程完成了上面的第一步操作。
設(shè)置 options.detached 為 true 可以使子進(jìn)程在父進(jìn)程退出后繼續(xù)運(yùn)行（系統(tǒng)層會(huì)調(diào)用 setsid 方法），這是第二步操作。
options.cwd 指定當(dāng)前子進(jìn)程工作目錄若不做設(shè)置默認(rèn)繼承當(dāng)前工作目錄，這是第三步操作。
運(yùn)行 daemon.unref() 退出父進(jìn)程，這是第四步操作。
// index.js
const spawn = require('child_process').spawn;
function startDaemon() {
const daemon = spawn('node', ['daemon.js'], {
cwd: '/usr',
detached : true,
stdio: 'ignore',
});
console.log('守護(hù)進(jìn)程開啟 父進(jìn)程 pid: %s, 守護(hù)進(jìn)程 pid: %s', process.pid, daemon.pid);
daemon.unref();
}
startDaemon()daemon.js 文件里處理邏輯開啟一個(gè)定時(shí)器每 10 秒執(zhí)行一次，使得這個(gè)資源不會(huì)退出，同時(shí)寫入日志到子進(jìn)程當(dāng)前工作目錄下
/usr/daemon.js
const fs = require('fs');
const { Console } = require('console');
// custom simple logger
const logger = new Console(fs.createWriteStream('./stdout.log'), fs.createWriteStream('./stderr.log'));
setInterval(function() {
logger.log('daemon pid: ', process.pid, ', ppid: ', process.ppid);
}, 1000 * 10);
4.3 守護(hù)進(jìn)程總結(jié)
在實(shí)際工作中對于守護(hù)進(jìn)程并不陌生，例如 PM2、Egg-Cluster 等，以上只是一個(gè)簡單的 Demo 對守護(hù)進(jìn)程做了一個(gè)說明，在實(shí)際工作中對守護(hù)進(jìn)程的健壯性要求還是很高的，例如：進(jìn)程的異常監(jiān)聽、工作進(jìn)程管理調(diào)度、進(jìn)程掛掉之后重啟等等，這些還需要去不斷思考。
5. 進(jìn)程的當(dāng)前工作目錄
目錄是什么?
進(jìn)程的當(dāng)前工作目錄可以通過 process.cwd() 命令獲取，默認(rèn)為當(dāng)前啟動(dòng)的目錄，如果是創(chuàng)建子進(jìn)程則繼承于父進(jìn)程的目錄，可通過 process.chdir() 命令重置，例如通過 spawn 命令創(chuàng)建的子進(jìn)程可以指定 cwd 選項(xiàng)設(shè)置子進(jìn)程的工作目錄。
有什么作用?
例如，通過 fs 讀取文件，如果設(shè)置為相對路徑則相對于當(dāng)前進(jìn)程啟動(dòng)的目錄進(jìn)行查找，所以，啟動(dòng)目錄設(shè)置有誤的情況下將無法得到正確的結(jié)果。還有一種情況程序里引用第三方模塊也是根據(jù)當(dāng)前進(jìn)程啟動(dòng)的目錄來進(jìn)行查找的。
// 示例
process.chdir('/Users/may/Documents/test/') // 設(shè)置當(dāng)前進(jìn)程目錄
console.log(process.cwd()); // 獲取當(dāng)前進(jìn)程目錄到此，關(guān)于“NodeJS中的進(jìn)程管理怎么實(shí)現(xiàn)”的學(xué)習(xí)就結(jié)束了，希望能夠解決大家的疑惑。理論與實(shí)踐的搭配能更好的幫助大家學(xué)習(xí)，快去試試吧！若想繼續(xù)學(xué)習(xí)更多相關(guān)知識(shí)，請繼續(xù)關(guān)注創(chuàng)新互聯(lián)網(wǎng)站，小編會(huì)繼續(xù)努力為大家?guī)砀鄬?shí)用的文章！
名稱欄目：NodeJS中的進(jìn)程管理怎么實(shí)現(xiàn)
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