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「NodeJs進(jìn)階」超全面的Node.js性能優(yōu)化相關(guān)知識(shí)梳理

相信對(duì)于前端同學(xué)而言，我們?nèi)ラ_發(fā)一個(gè)自己的簡(jiǎn)單后端程序可以借助很多的??nodeJs??的框架去進(jìn)行快速搭建，但是從前端面向后端之后，我們會(huì)在很多方面會(huì)稍顯的有些陌生，比如性能分析，性能測(cè)試，內(nèi)存管理，內(nèi)存查看，使用C++插件，子進(jìn)程，多線程，Cluster模塊，進(jìn)程守護(hù)管理等等??NodeJs??后端的知識(shí)，在這里為大家來(lái)分析一下這些場(chǎng)景與具體實(shí)現(xiàn)。

創(chuàng)新互聯(lián)建站網(wǎng)站建設(shè)提供從項(xiàng)目策劃、軟件開發(fā)，軟件安全維護(hù)、網(wǎng)站優(yōu)化(SEO)、網(wǎng)站分析、效果評(píng)估等整套的建站服務(wù)，主營(yíng)業(yè)務(wù)為成都網(wǎng)站制作、成都網(wǎng)站設(shè)計(jì)，成都app軟件開發(fā)以傳統(tǒng)方式定制建設(shè)網(wǎng)站，并提供域名空間備案等一條龍服務(wù)，秉承以專業(yè)、用心的態(tài)度為用戶提供真誠(chéng)的服務(wù)。創(chuàng)新互聯(lián)建站深信只要達(dá)到每一位用戶的要求，就會(huì)得到認(rèn)可，從而選擇與我們長(zhǎng)期合作。這樣，我們也可以走得更遠(yuǎn)！

搭建基礎(chǔ)服務(wù)

首先我們先來(lái)實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡(jiǎn)單的??Http服務(wù)器??,為了演示方便這里我們使用??express??，代碼如下：

const fs = require('fs')
const express = require('express')
const app = express()

app.get('/', (req, res) => {
  res.end('hello world')
})

app.get('/index', (req, res) => {
  const file = fs.readFileSync(__dirname + '/index.html', 'utf-8')
  /* return buffer */
  res.end(file)
  /* return stream */
  // fs.createReadStream(__dirname + '/index.html').pipe(res)
})

app.listen(3000)

正常情況我們大部分的后端服務(wù)是聯(lián)合??db??最終返回一些列的接口信息的，但是為了后面的一些測(cè)試，這里我們返回了一個(gè)文件，因?yàn)榇笠稽c(diǎn)的返回信息可以直觀的感受我們的服務(wù)性能與瓶頸。

額外一點(diǎn)，在上面可以看到我們?cè)谧⑨尩牡胤揭彩褂昧艘粋€(gè)??stream流??的形式進(jìn)行了返回，如果我們返回的是文件，第一種的同步讀取其實(shí)相對(duì)更耗時(shí)，如果是個(gè)大的文件，會(huì)在內(nèi)存空間先去存儲(chǔ)，拿到全部的文件之后才會(huì)一次返回，這樣的性能包括內(nèi)存占用在文件較大的時(shí)候更為明顯。

所以如果我們做的是??ssr??或者文件下載之類的東西我們都可以以這樣流的形式去做更加高效，至此，我們已經(jīng)有了一個(gè)簡(jiǎn)單的??http服務(wù)??了，接下來(lái)我們對(duì)齊進(jìn)行擴(kuò)展。

性能測(cè)試、壓測(cè)

首先我們需要借助測(cè)試工具模擬在高并發(fā)情況下的狀態(tài)，這里我推薦兩種壓測(cè)工具。

ab 官方文檔
webbench
autocannon

本次我們使用??ab??壓測(cè)工具來(lái)進(jìn)行接下來(lái)的操作，所以這里為大家介紹一下??ab??。那么??ab??呢是??apache??公司的一款工具，??mac??系統(tǒng)是自帶這個(gè)工具的，安裝教程呢大家就自行去查看，當(dāng)然??mac??自帶的??ab??是有并發(fā)限制的。

然后我們先隨便來(lái)一條簡(jiǎn)單的命令再為大家分析一下具體的參數(shù)

ab -c200 -n1600 http://127.0.0.1:3000/index

上面這條命令的意思呢就是測(cè)試接口地址??http://127.0.0.1:3000/index??對(duì)齊每秒200個(gè)請(qǐng)求，并請(qǐng)求總數(shù)1600次這樣的一個(gè)壓測(cè)，然后我們看看這個(gè)工具的其他參數(shù)吧

參數(shù)	解釋
?`?-c concurrency?`?	設(shè)定并發(fā)數(shù)，默認(rèn)并發(fā)數(shù)是 1
?`?-n requests?`?	設(shè)定壓測(cè)的請(qǐng)求總數(shù)
?`?-t timelimit?`?	設(shè)定壓測(cè)的時(shí)長(zhǎng)，單位是秒
?`?-p POST-file?`?	設(shè)定 POST 文件路徑，注意設(shè)定匹配的 ?`?-T?`? 參數(shù)
?`?-T content-type?`?	設(shè)定 ?`?POST/PUT?`?? 的數(shù)據(jù)格式，默認(rèn)為 ?`?text/plain?`?
?`?-V?`?	查看版本信息
?`?-w?`?	以Html表格形式輸出

參數(shù)并不多很簡(jiǎn)單，當(dāng)然我們需要看看壓測(cè)之后的結(jié)果，這才是我們需要的東西。

上面的東西呢其實(shí)已經(jīng)很直觀了，最開頭的部分就是每秒請(qǐng)求成功了多少個(gè)，其次就是請(qǐng)求地址、端口、路徑、大小、這些其實(shí)不是很重要，我們?cè)跒g覽器中自己也可以看到，我們主要需要注意的性能指標(biāo)是下面這些參數(shù)：

Complete requests:      1600 # 請(qǐng)求完成成功數(shù) 這里判斷的依據(jù)是返回碼為200代表成功
Failed requests:        0 # 請(qǐng)求完成失敗數(shù)
Total transferred:      8142400 bytes # 本次測(cè)試傳輸?shù)目倲?shù)據(jù)
HTML transferred:       7985600 bytes
Requests per second:    2188.47 [#/sec] (mean) # QPS 每秒能夠處理的并發(fā)量
Time per request:       91.388 [ms] (mean) # 每次請(qǐng)求花費(fèi)的平均時(shí)常
Time per request:       0.457 [ms]  # 多久一個(gè)并發(fā)可以得到結(jié)果
Transfer rate:          10876.09 [Kbytes/sec] received # 吞吐量 每秒服務(wù)器可以接受多少數(shù)據(jù)傳輸量

一般而言我們只需要注意最后四條即可，首先可以直觀知道當(dāng)前服務(wù)器能承受的并發(fā)，同時(shí)我們可以知道服務(wù)器的瓶頸來(lái)自于哪里，如何分析呢？如果這里的吞吐量剛好是我們服務(wù)器的網(wǎng)卡帶寬一樣高，說(shuō)明瓶頸來(lái)自于我們的帶寬，而不是來(lái)自于其他例如cpu,內(nèi)存，硬盤等等，那么我們其他的如何查看呢，我們可以借助這兩個(gè)命令：

top 監(jiān)控計(jì)算機(jī)cpu和內(nèi)存使用情況
iostat 檢測(cè)io設(shè)備的帶寬的

我們就可以在使用??ab壓測(cè)??的過程中實(shí)時(shí)查看服務(wù)器的狀態(tài)，看看瓶頸來(lái)自于cpu、內(nèi)存、帶寬等等對(duì)癥下藥。

當(dāng)然存在一種特殊情況，很多場(chǎng)景下NodeJs只是作為BFF這個(gè)時(shí)候假如我們的Node層能處理600的qps但是后端只支持300，那么這個(gè)時(shí)候的瓶頸來(lái)自于后端。

在某些情況下，負(fù)載滿了可能也會(huì)是NodeJs的計(jì)算性能達(dá)到了瓶頸，可能是某一處的代碼所導(dǎo)致的，我們?nèi)绾稳フ业?strong>NodeJs的性能瓶頸呢，這一點(diǎn)我們接下來(lái)說(shuō)說(shuō)。

Nodejs性能分析工具

profile

NodeJs自帶了profile工具，如何使用呢，就是在啟動(dòng)的時(shí)候加上**--prof**即可，??node --prof index.js??,當(dāng)我們啟動(dòng)服務(wù)器的時(shí)候，目錄下會(huì)立馬生成一個(gè)文件??isolate-0x104a0a000-25750-v8.log??，我們先不用關(guān)注這個(gè)文件，我們重新進(jìn)行一次15秒的壓測(cè)：

ab -c50 -t15 http://127.0.0.1:3000/index

等待壓測(cè)結(jié)束后，我們的這個(gè)文件就發(fā)生了變化，但是里面的數(shù)據(jù)很長(zhǎng)我們還需要進(jìn)行解析。

使用NodeJs自帶的命令 ??node --prof-process isolate-0x104a0a000-25750-v8.log > profile.txt??

這個(gè)命令呢就是把我們生成的日志文件轉(zhuǎn)為txt格式存在當(dāng)前目錄下，并且更為直觀可以看到，但是這種文字類型的對(duì)我來(lái)說(shuō)也不是足夠方便，我們大致說(shuō)說(shuō)里面的內(nèi)容吧，就不上圖了，里面包含了，里面有js，c++，gc等等的各種調(diào)用次數(shù)，占用時(shí)間，還有各種的調(diào)用棧信息等等，這里你可以手動(dòng)實(shí)現(xiàn)之后看看。

總體來(lái)說(shuō)還是不方便查看，所以我們采用另一種方式。

chrome devtools

因?yàn)槲覀冎?strong>NodeJs是基礎(chǔ)chrome v8引擎的javascript運(yùn)行環(huán)境，所以我們調(diào)試NodeJs也是可以對(duì)NodeJs進(jìn)行調(diào)試的。這里我們要使用新的參數(shù)??--inspect??, ??-brk??代表啟動(dòng)調(diào)試的同時(shí)暫停程序運(yùn)行，只有我們進(jìn)入的時(shí)候才往下走。

??node --inspect-brk index.js??

(base) xiaojiu@192 node-share % node --inspect-brk index.js
Debugger listening on ws://127.0.0.1:9229/e9f0d9b5-cdfd-45f1-9d0e-d77dfbf6e765
For help, see: https://nodejs.org/en/docs/inspector

運(yùn)行之后我們看到他就告訴我們監(jiān)聽了一個(gè)??websocket??，我們就可以通過這個(gè)ws進(jìn)行調(diào)試了。

我們進(jìn)入到chrome瀏覽器然后在地址欄輸入??chrome://inspect??

然后我們可以看到other中有一個(gè)Target，上面輸出了版本，我們只需要點(diǎn)擊最后一行的那個(gè)inspect就可以進(jìn)入調(diào)試了。進(jìn)入之后我們發(fā)現(xiàn)，上面就可以完完整整看到我們寫的源代碼了。

并且我們進(jìn)入的時(shí)候已經(jīng)是暫停狀態(tài)了，需要我們手動(dòng)下去，這里和前端調(diào)試都大同小異了，相信這里大家都不陌生了。

除此之外，我們可以看到其他幾個(gè)面板，Console：控制臺(tái)、Memory：內(nèi)存監(jiān)控、Profile：CPU監(jiān)控，

CPU監(jiān)控

我們可以進(jìn)入到Memory面板，點(diǎn)擊左上角的原點(diǎn)表示開始監(jiān)控，這個(gè)時(shí)候進(jìn)行一輪例如上面的15s壓測(cè)，壓測(cè)結(jié)束后我們點(diǎn)擊stop按鈕，這個(gè)時(shí)候就可以生成這個(gè)時(shí)間段的詳細(xì)數(shù)據(jù)了，結(jié)果如下：

我們也可點(diǎn)擊??hHeavy按鈕??切換這個(gè)數(shù)據(jù)展現(xiàn)形式為圖表等其他方式，大家自己試試，那么從這個(gè)數(shù)據(jù)中，我們可以得到什么呢？在這其中記錄了所有的調(diào)用棧，調(diào)用時(shí)間，耗時(shí)等等，我們可以詳細(xì)的知道，我們代碼中每一行或者每一步的花費(fèi)時(shí)間，這樣再對(duì)代碼優(yōu)化的話是完全有跡可循的，同時(shí)我們使用圖表的形式也可以更為直觀的查看的，當(dāng)然這里不僅僅可以調(diào)試本地的，也可以通過服務(wù)器ip在設(shè)置中去調(diào)試遠(yuǎn)端服務(wù)器的，當(dāng)然可能速度會(huì)相對(duì)慢一點(diǎn)，可以自己去嘗試。同時(shí)我們也可以借助一些其他的三方包，比如clinic，有興趣的各位可以自己去查看一下。

我們看他的意義是什么呢，當(dāng)然是分析各個(gè)動(dòng)作的耗時(shí)然后對(duì)齊進(jìn)行代碼優(yōu)化了，接下來(lái)怎么優(yōu)化呢？

代碼性能優(yōu)化

通過上面的分析，我們可以看到花費(fèi)時(shí)間最長(zhǎng)的是readFileSync，很明顯是讀取代碼，那么我們對(duì)最最初的代碼進(jìn)行分析，可以看到當(dāng)我們每次訪問/indexd路徑的時(shí)候都會(huì)去重新讀取文件，那么很明顯這一步就是我們優(yōu)化的點(diǎn)，我們稍加改造：

const fs = require('fs')
const express = require('express')
const app = express()
app.get('/', (req, res) => {
  res.end('hello world')
})
/* 提取到外部每次程序只會(huì)讀取一次 提高性能 */
const file = fs.readFileSync(__dirname + '/index.html', 'utf-8')
app.get('/index', (req, res) => {
  /* return buffer */
  res.end(file)
  /* return stream */
  // fs.createReadStream(__dirname + '/index.html').pipe(res)
})
app.listen(3000)

為了直觀感受，我們?cè)诟脑烨昂蠓謩e壓測(cè)一次看看，這里呢就不上圖了，大家可以自己動(dòng)手，會(huì)發(fā)現(xiàn)這樣的操作可以讓你的qps可以直接翻倍，可以看到，這樣分析處出來(lái)的結(jié)果，再對(duì)代碼改造可以提高非常大的效率。

同時(shí)除此之外，還有一個(gè)地方可以優(yōu)化，我們發(fā)現(xiàn)上圖我點(diǎn)開的箭頭部分有一個(gè)byteLengthUtf8這樣的一個(gè)步驟，可以看出他是獲取我們文件的一個(gè)長(zhǎng)度，因?yàn)槲覀冎付松戏降墨@取格式是utf-8，那么我們想想獲取長(zhǎng)度是為了什么呢？因?yàn)?strong>NodeJs的底層是基于C++，最終識(shí)別的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)還是buffer，所以思路就來(lái)了，我們直接為其傳遞一個(gè)buffer是不是就更快了呢？

事實(shí)確實(shí)如此，readFileSync不指定格式的時(shí)候默認(rèn)就是Buffer，當(dāng)我們?nèi)サ糁付愋偷臅r(shí)候，再去壓測(cè)，發(fā)現(xiàn)qps再次增加了，所以在這里我們明白，在很多操作中使用buffer的形式可以提高代碼的效率與性能。

當(dāng)然還有許多其他的點(diǎn)，那些地方的優(yōu)化可能就不太容易了，但是我們只需要去處理這些占用大頭的點(diǎn)就已經(jīng)足夠了，我們只需要知道去優(yōu)化的手段與思路，剛剛這個(gè)的優(yōu)化就是把一些需要計(jì)算啊或者讀取這種需要時(shí)間的操作移動(dòng)到服務(wù)啟動(dòng)之前去完成就可以做到一個(gè)比較好的性能思想，那么我們性能優(yōu)化需要考慮哪些點(diǎn)呢？

性能優(yōu)化的準(zhǔn)則

減少不必要的計(jì)算：NodeJs中計(jì)算會(huì)占用相當(dāng)大的一部分cpu，包括一些文件的編解碼等等，盡量要避免這些操作。
空間換時(shí)間：比如上面這種讀取，或者一些計(jì)算，我們可以緩存起來(lái)，下次讀取的時(shí)候直接調(diào)用。

掌握這兩點(diǎn)，我們?cè)诰幋a過程中要盡量思考某些計(jì)算是否可以提前，盡量做到在服務(wù)啟動(dòng)階段去進(jìn)行處理，把在服務(wù)階段的計(jì)算提前到啟動(dòng)階段就可以做到不錯(cuò)的提升效果。

內(nèi)存管理

垃圾回收機(jī)制

我們都知道javascript的內(nèi)存管理都是由語(yǔ)言自己來(lái)做，不需要開發(fā)者來(lái)做，我們也知道其是通過GC垃圾回收機(jī)制實(shí)現(xiàn)的，我們粗略聊一下，一般來(lái)說(shuō)呢，垃圾回收機(jī)制分為，新生代和老生代兩部分，所有新創(chuàng)建的變量都會(huì)先進(jìn)入新生代部分，當(dāng)新生代內(nèi)存區(qū)域快要分配滿的時(shí)候，就會(huì)進(jìn)行一次垃圾回收，把無(wú)用的變量清楚出去給新的變量使用，同時(shí)，如果一個(gè)變量在多次垃圾回收之后依然存在，那么則認(rèn)為其是一個(gè)常用且不會(huì)輕易移除的變量，就會(huì)將其放入老生代區(qū)域，這樣一個(gè)循環(huán)，同時(shí)，老生代區(qū)域容量更大，垃圾回收相對(duì)更慢一些。

新生代：容量小、垃圾回收更快
老生代：容量大，垃圾回收更慢

所以減少內(nèi)存的使用也是提高服務(wù)性能的手段之一，如果有內(nèi)存泄漏，會(huì)導(dǎo)致服務(wù)器性能大大降低。

內(nèi)存泄漏問題處理與修復(fù)

剛剛我們上面介紹過Memory面板，可以檢測(cè)，如何使用呢，點(diǎn)擊面板之后點(diǎn)擊右上角遠(yuǎn)點(diǎn)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)快照，顯示當(dāng)前使用了多少內(nèi)存空間，正常狀態(tài)呢，我就不為大家演示了，一般如何檢測(cè)呢，就是在服務(wù)啟動(dòng)時(shí)截取一個(gè)快照，在壓測(cè)結(jié)束后再截取一個(gè)看看雙方差異，你也可以在壓測(cè)的過程中截取快照查看，我們先去修改一些代碼制造一個(gè)內(nèi)存泄漏的現(xiàn)場(chǎng)，改動(dòng)如下：

const fs = require('fs')
const express = require('express')
const app = express()
app.get('/', (req, res) => {
  res.end('hello world')
})

const cache = []
/* 提取到外部每次程序只會(huì)讀取一次 提高性能 */
const file = fs.readFileSync(__dirname + '/index.html', 'utf-8')
app.get('/index', (req, res) => {
  /* return buffer */
  cache.push(file)
  res.end(file)
  /* return stream */
  // fs.createReadStream(__dirname + '/index.html').pipe(res)
})
app.listen(3000)

我們每次請(qǐng)求都把讀取的這個(gè)文件添加到cache數(shù)組，那么意味著請(qǐng)求越多，這個(gè)數(shù)組將會(huì)越大，我們和之前一樣，先打開調(diào)試，同時(shí)截取一份快照，然后開始?jí)簻y(cè)，壓測(cè)結(jié)束再截圖一份，也可以在壓測(cè)過程中多次截圖，得到如下：

我們?cè)趬簻y(cè)過程中不斷截取快照發(fā)現(xiàn)內(nèi)存一直在加大，這就是很直觀的可以看到內(nèi)存泄漏，而且因?yàn)槲覀兊奈募淮?，如果是一個(gè)更大的文件，會(huì)看起來(lái)差異更懸殊，然后我們點(diǎn)擊Comparsion按鈕位置，選擇完快照之后進(jìn)行比較，然后點(diǎn)擊占用最大的那一列，點(diǎn)擊之后我們就能看到詳細(xì)信息了，此次泄漏就是cache變量所導(dǎo)致的，對(duì)齊進(jìn)行修復(fù)即可，在我們知道如何修復(fù)和檢測(cè)內(nèi)存泄漏之后，我們就應(yīng)該明白，減少內(nèi)存的使用是提高性能的一大助力，那么我們?nèi)绾螠p少內(nèi)存的使用呢？

控制內(nèi)存使用

在此之前我們聊聊NodeJs的Buffer的內(nèi)存分配策略，他會(huì)分為兩種情況，一種是小于8kb的文件，一種是大于8kb的文件，小于8kb的文件NodeJs認(rèn)為頻繁的去創(chuàng)建沒有必要，所以每次都會(huì)先創(chuàng)建一個(gè)8kb的空間，然后得到空間之后的去計(jì)算buffer的占用空間，如果小于8kb就在8kb中給它切一部分使用，依次內(nèi)推，如果遇到一個(gè)小于8kb的buffer使余下的空間不夠使用的時(shí)候就會(huì)去開辟新的一份8kb空間，在這期間，如何有任何變量被銷毀，則這個(gè)空間就會(huì)被釋放，讓后面的使用，這就是NodeJs中Buffer的空間分配機(jī)制，這種算法類似于一種池的概覽。如果在我們的編碼中也會(huì)遇到內(nèi)存緊張的問題，那么我們也可以采取這種策略。

至此我們對(duì)于內(nèi)存監(jiān)控已經(jīng)查找已經(jīng)學(xué)會(huì)了，接下來(lái)我們來(lái)看看多進(jìn)程如何使用與優(yōu)化。

Node多進(jìn)程使用優(yōu)化

現(xiàn)在的計(jì)算機(jī)一般呢都搭載了多核的cpu，所以我們?cè)诰幊痰臅r(shí)候可以考慮怎么去使用多進(jìn)程或者多線程來(lái)盡量利用這些多核cpu來(lái)提高我們的性能。

在此之前，我們要先了解一下進(jìn)程和線程的概覽：

進(jìn)程：擁有系統(tǒng)掛載運(yùn)行程序的單元擁有一些獨(dú)立的資源，比如內(nèi)存空間
線程：進(jìn)行運(yùn)算調(diào)度的單元進(jìn)程內(nèi)的線程共享進(jìn)程內(nèi)的資源一個(gè)進(jìn)程是可以擁有多個(gè)線程的

在NodeJs中一般啟動(dòng)一個(gè)服務(wù)會(huì)有一個(gè)主線程和四個(gè)子線程，我們簡(jiǎn)單來(lái)理解其概覽呢，可以把進(jìn)程當(dāng)做一個(gè)公司，線程當(dāng)做公司的職工，職工共享公司的資源來(lái)進(jìn)行工作。

在NodeJs中，主線程運(yùn)行v8與javascript，主線程相當(dāng)于公司老板負(fù)責(zé)主要流程和下發(fā)各種工作，通過時(shí)間循環(huán)機(jī)制、LibUv再由四個(gè)子線程去進(jìn)行工作。

因?yàn)?strong>js是一門單線程的語(yǔ)言，它正常情況下只能使用到一個(gè)cpu，不過其子線程在底層也使用到了其他cpu，但是依然沒有完全解放多核的能力，當(dāng)計(jì)算任務(wù)過于繁重的時(shí)候，我們就可以也在其他的cpu上跑一個(gè)javascript的運(yùn)行環(huán)境，那么我么先來(lái)看看如何用子進(jìn)程來(lái)調(diào)用吧。

進(jìn)程的使用 child_process

我們創(chuàng)建兩個(gè)文件，??master.js??和??child.js??，并且寫入如下代碼，

/* master.js */
/* 自帶的子進(jìn)程模塊 */
const cp = require('child_process')
/* fork一個(gè)地址就是啟動(dòng)了一個(gè)子進(jìn)程 */
const child_process = cp.fork(__dirname + '/child.js')
/* 通過send方法給子進(jìn)程發(fā)送消息 */
child_process.send('主進(jìn)程發(fā)這個(gè)消息給子進(jìn)程')
/* 通過 on message響應(yīng)接收到子進(jìn)程的消息 */
child_process.on('message', (str) => {
  console.log('主進(jìn)程： 接收到來(lái)自自進(jìn)程的消息', str);
})


/* chlid.js */
/* 通過on message 響應(yīng)父進(jìn)程傳遞的消息 */
process.on('message', (str) => {
  console.log('子進(jìn)程， 收到消息', str)
  /* process是全局變量 通過send發(fā)送給父進(jìn)程 */
  process.send('子進(jìn)程發(fā)給主進(jìn)程的消息')
})

如上，就是一個(gè)使用子進(jìn)程的簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)了，看起來(lái)和ws很像。每fork一次便可以開啟一個(gè)子進(jìn)程，我們可以fork多次，fork多少個(gè)合適呢，我們后邊再說(shuō)。

子線程 WOKer Threads

在v10版本之后，NodeJs也提供了子線程的能力，在官方文檔中解釋到，官方認(rèn)為自己的事件循環(huán)機(jī)制已經(jīng)做的夠好足夠使用了，就沒必要去為開發(fā)者提供這個(gè)接口，并且在文檔中寫到，他可以對(duì)計(jì)算有所幫助，但是對(duì)io操作是沒有任何變化的，有興趣可以去看看這個(gè)模塊，除此之外，我們可以有更簡(jiǎn)單的方式去使用多核的服務(wù)，接下來(lái)我們聊聊內(nèi)置模塊cluster

Cluster模塊

在此之前我們來(lái)聊聊NodeJs的部署，熟悉NodeJs的同學(xué)應(yīng)該都使用過Pm2，利用其可以進(jìn)程提高不熟的性能，其實(shí)現(xiàn)原理就是基于這種模塊，如果我們可以在不同的核分別去跑一個(gè)http服務(wù)那么是不是類似于我們后端的集群，部署多套服務(wù)呢，當(dāng)客戶端發(fā)送一個(gè)Http請(qǐng)求的時(shí)候進(jìn)入到我們的master node，當(dāng)我們收到請(qǐng)求的時(shí)候，我們把其請(qǐng)求發(fā)送給子進(jìn)程，讓子進(jìn)程自己處理完之后返回給我，由主進(jìn)程將其發(fā)送回去，那么這樣我們是不是就可以利用服務(wù)器的多核呢？

答案是肯定的，同時(shí)這些都不需要我們做過多的東西，這個(gè)模塊就幫我們實(shí)現(xiàn)了，然后我們來(lái)實(shí)現(xiàn)一個(gè)這樣的服務(wù)，我們創(chuàng)建兩個(gè)文件??app.js??,??cluster.js??，第一個(gè)文件呢就是我們?nèi)粘５膯?dòng)文件，我們來(lái)簡(jiǎn)單的，使用我們的最開始的那個(gè)服務(wù)即可：

/* cluster.js */
const cluster = require('cluster')

/* 判斷如果是主線程那么就啟動(dòng)三個(gè)子線程 */
if(cluster.isMaster){
  cluster.fork()
  cluster.fork()
  cluster.fork()
} else {
  /* 如果是子進(jìn)程就去加載啟動(dòng)文件 */
  require('./index.js')
}

就這樣簡(jiǎn)單的代碼就可以讓我們的請(qǐng)求分發(fā)到不同的子進(jìn)程里面去，這一點(diǎn)類似于負(fù)載均衡，非常簡(jiǎn)單，同時(shí)我們?cè)趩⒂枚嗑€程和沒啟動(dòng)的前后分別壓測(cè)，可以發(fā)現(xiàn)啟用后的qps是前者的2.5倍擁有很大的一個(gè)提升了，也可以知道進(jìn)程直接的通信是有損耗的，不然應(yīng)該就是三倍了，那么我們要開啟多少個(gè)子進(jìn)程比較合適呢。我們可以使用內(nèi)置模塊OS，來(lái)獲取到當(dāng)前計(jì)算機(jī)的cpu核數(shù)的，我們加一點(diǎn)簡(jiǎn)單改造：

const cluster = require('cluster')
const os = require('os')

/* 判斷如果是主線程那么就啟動(dòng)三個(gè)子線程 */
if(cluster.isMaster){
  /* 多少個(gè)cpu啟動(dòng)多少個(gè)子進(jìn)程 */
  for (let i = 0; i < os.cpus().length; i++) cluster.fork()
} else {
  /* 如果是子進(jìn)程就去加載啟動(dòng)文件 */
  require('./index.js')
}

這樣我們就可以準(zhǔn)確知道計(jì)算機(jī)有多少個(gè)cpu我們最多可以啟動(dòng)多少個(gè)子進(jìn)程了，這時(shí)我們進(jìn)行壓測(cè)發(fā)現(xiàn)qps更多了，當(dāng)然并不是啟動(dòng)的越多就越好，前面我們說(shuō)到。NodeJs的底層是用到了其他cpu的所以，我們這里一般來(lái)說(shuō)只需要os.cpus().length / 2的數(shù)量最為合適，就這么簡(jiǎn)單我們就使用到了其他cpu實(shí)現(xiàn)了一個(gè)類似負(fù)載均衡概念的服務(wù)。

當(dāng)然這里有一個(gè)疑問，我們手動(dòng)啟動(dòng)多次node app.js為什么不行呢？很明顯會(huì)報(bào)錯(cuò)端口占用，我們知道，正常情況下計(jì)算機(jī)的一個(gè)端口只能被監(jiān)聽一次，我們這里監(jiān)聽了多次實(shí)際就是有NodeJs在其底層完成的，這里的實(shí)現(xiàn)呢就相對(duì)復(fù)雜需要看源碼了，這里就不過多了解了，有興趣的同學(xué)可以自己去研究一下。

如果你做完這些操作，相信你的服務(wù)性能已經(jīng)提高了很大一截了。接下來(lái)我們來(lái)聊聊關(guān)于其穩(wěn)定性的安全。

NodeJs進(jìn)程守護(hù)與管理

基本上各種NodeJs框架都會(huì)有全局捕獲錯(cuò)誤，但是一般自己去編碼的過程中沒有去做try catch的操作就可能導(dǎo)致你的服務(wù)直接因?yàn)橐粋€(gè)小錯(cuò)誤直接掛掉，為了提高其穩(wěn)定性，我們要去實(shí)現(xiàn)一個(gè)守護(hù)，我們用原生的node來(lái)創(chuàng)建一個(gè)服務(wù)，不做異常處理的情況下，如果是框架可能很多框架已經(jīng)幫你做過這部分東西了，所以我們自己來(lái)實(shí)現(xiàn)看看吧：

const fs = require('fs')
const http = require('http')

const app = http.createServer( function(req,res) {
  res.writeHead(200, { 'content-type': 'text/html'})
  console.log(window.xxx)
  res.end(fs.readFileSync(__dirname + './index.html', 'utf-8'))
} )

app.listen(3000, () => {
  console.log(`listen in 3000`);
})

我們?cè)谡?qǐng)求時(shí)去打印一個(gè)不存在的變量，我們?nèi)フ?qǐng)求的話就會(huì)進(jìn)行一個(gè)報(bào)錯(cuò)，同時(shí)進(jìn)程直接退出，而我們?nèi)绻褂枚嗑€程啟動(dòng)的話，也會(huì)在我們請(qǐng)求多線程的個(gè)數(shù)之后，主線程退出，因?yàn)橹骶€程發(fā)現(xiàn)所有子線程全都掛掉了就會(huì)退出，基于這種文件我們希望不要發(fā)生，我們?cè)趺醋隹梢越鉀Q呢，

內(nèi)置了一個(gè)事件uncaughtException可以用來(lái)捕獲錯(cuò)誤，但是管方建議不要在這里組織塔退出程序，但是我們可以在退出程序前對(duì)其進(jìn)行錯(cuò)誤上報(bào)，我們對(duì)cluster.js進(jìn)行輕微改造即可，同時(shí)我們也可以通過cluster模塊監(jiān)控，如果有的時(shí)候發(fā)生錯(cuò)誤導(dǎo)致現(xiàn)線程退出了，我們也可以進(jìn)行重啟，那么改造如下：

const cluster = require('cluster')
const os = require('os')

/* 判斷如果是主線程那么就啟動(dòng)三個(gè)子線程 */
if(cluster.isMaster){
  /* 多少個(gè)cpu啟動(dòng)多少個(gè)子進(jìn)程 */
  for (let i = 0; i < os.cpus().length; i++) cluster.fork()

  /* 如果有線程退出了，我們重啟一個(gè) */
  cluster.on('exit', () => {
    setimeout(()=>{
      cluster.fork()
    }, 5000)
  })
} else {
  /* 如果是子進(jìn)程就去加載啟動(dòng)文件 */
  require('./index.js')
  process.on('uncaughtException', (err) => {
    console.error(err)
    /* 進(jìn)程錯(cuò)誤上報(bào) */
    process.exit(1)
  })
}

如上我們就可以在異常錯(cuò)誤的時(shí)候重啟線程并異常上報(bào)，但是這樣會(huì)出現(xiàn)一個(gè)問題，那我如果重復(fù)銷毀創(chuàng)建線程可能會(huì)進(jìn)入死循環(huán)，我們不確定這個(gè)線程的退出是不是可以挽救的情況，所以我們還需要對(duì)齊進(jìn)行完善，首先我們可以在全局監(jiān)控中判斷其內(nèi)存使用的數(shù)量，如果大于我們?cè)O(shè)置的限制就讓其退出程序。我們做如下改造防止內(nèi)存泄漏導(dǎo)致的無(wú)限重啟：

else {
  /* 如果是子進(jìn)程就去加載啟動(dòng)文件 */
  require('./index.js')
  process.on('uncaughtException', (err) => {
    console.error(err)
    /* 進(jìn)程錯(cuò)誤上報(bào) */
    /* 如果程序內(nèi)存大于xxxm了讓其退出 */
    if(process.memoryUsage().rss > 734003200){
      console.log('大于700m了，退出程序吧');
      process.exit(1)
    }
    /* 退出程序 */
    process.exit(1)
  })
}

這樣呢我們就可以對(duì)內(nèi)存泄漏問題進(jìn)行處理了，同時(shí)我們還得考慮一種情況，如果子線程假死了怎么辦，僵尸進(jìn)程如何處理？

心跳檢測(cè)，殺掉僵尸進(jìn)程

實(shí)現(xiàn)這個(gè)的思路并不負(fù)責(zé)，和我們?nèi)粘Ｗ?strong>ws類似，主進(jìn)程發(fā)心跳包，子進(jìn)程接收并回應(yīng)心跳包，我們分別改造兩個(gè)文件，

const cluster = require('cluster')
const os = require('os')

/* 判斷如果是主線程那么就啟動(dòng)三個(gè)子線程 */
if(cluster.isMaster){
  /* 多少個(gè)cpu啟動(dòng)多少個(gè)子進(jìn)程 */
  for (let i = 0; i < os.cpus().length; i++) {
    let timer = null;
    /* 記錄每一個(gè)woker */
    const worker = cluster.fork()

    /* 記錄心跳次數(shù) */
    let missedPing = 0;

    /* 每五秒發(fā)送一個(gè)心跳包 并記錄次數(shù)加1 */
    timer = setInterval(() => {
      missedPing++
      worker.send('ping')

      /* 如果大于5次都沒有得到響應(yīng)說(shuō)明可能掛掉了就退出 并清楚定時(shí)器 */
      if(missedPing > 5 ){
        process.kill(worker.process.pid)
        worker.send('ping')
        clearInterval(timer)
      }
    }, 5000);

    /* 如果接收到心跳響應(yīng)就讓記錄值-1回去 */
    worker.on('message', (msg) => {
      msg === 'pong' && missedPing--
    })
  }

  /* 如果有線程退出了，我們重啟一個(gè) */
  cluster.on('exit', () => {
    cluster.fork()
  })
} else {
  /* 如果是子進(jìn)程就去加載啟動(dòng)文件 */
  require('./index.js')

  /* 心跳回應(yīng) */
  process.on('message', (msg) => {
    msg === 'ping' && process.send('pong')
  })

  process.on('uncaughtException', (err) => {
    console.error(err)
    /* 進(jìn)程錯(cuò)誤上報(bào) */
    /* 如果程序內(nèi)存大于xxxm了讓其退出 */
    if(process.memoryUsage().rss > 734003200){
      console.log('大于700m了，退出程序吧');
      process.exit(1)
    }
    /* 退出程序 */
    process.exit(1)
  })
}

介紹一下流程

主線程每隔五秒發(fā)送一個(gè)心跳包ping，同時(shí)記錄上發(fā)送次數(shù)+1，時(shí)間根據(jù)自己而定這里五秒是測(cè)試方便
子線程接收到了ping信號(hào)回復(fù)一個(gè)pong
主線程接收到了子線程響應(yīng)讓計(jì)算數(shù)-1
如果大于五次都還沒響應(yīng)可能是假死了，那么退出線程并清空定時(shí)器，

至此一個(gè)健壯的NodeJs服務(wù)已經(jīng)完成了。

當(dāng)前文章：「NodeJs進(jìn)階」超全面的Node.js性能優(yōu)化相關(guān)知識(shí)梳理
URL分享：http://www.5511xx.com/article/cosiodc.html

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