深入理解Node.js中的進(jìn)程管理

前言

本文主要對 Node.js 中進(jìn)程管理相關(guān)的東西做一個簡單介紹，包括 process 對象、child_process 模塊和cluster 模塊，詳細(xì)的 API 可以查看官方文檔，下面來看看詳細(xì)的介紹吧。

Process 對象

process 是 Node.js 的一個全局對象，可以在任何地方直接使用而不需要 require 命令加載。process 對象提供了 當(dāng)前 node 進(jìn)程 的命令行參數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)輸入輸出、運行環(huán)境和運行狀態(tài)等信息。

常用屬性

argv

process.argv 屬性返回一個數(shù)組，第一個元素是 node，第二個元素是腳本文件名稱，其余成員是腳本文件的參數(shù)。

$ node process-2.js one two=three four

0: /usr/local/bin/node
1: /Users/mjr/work/node/process-2.js
2: one
3: two=three
4: four

env

process.env 返回一個對象，包含了當(dāng)前 Shell 的所有環(huán)境變量，比如：

{
 TERM: 'xterm-256color',
 SHELL: '/bin/zsh',
 USER: 'huangtengfei',
 PATH: '~/.bin/:/usr/bin:/bin:/usr/sbin:/sbin:/usr/local/bin',
 PWD: '/Users/huangtengfei',
 HOME: '/Users/huangtengfei'
}

這個屬性通常的使用場景是，新建一個 NODE_ENV 變量，用來確定當(dāng)前所處的開發(fā)階段，生成階段設(shè)為 production，開發(fā)階段設(shè)為 develop ，然后在腳本中讀取 process.env.NODE_ENV 再做相應(yīng)處理即可。

運行腳本時可以這樣改變環(huán)境變量：

$ export NODE_ENV=production && node app.js
# 或者
$ NODE_ENV=production node app.js

stdin/stdout

process.stdin 指向標(biāo)準(zhǔn)輸入（鍵盤到緩沖區(qū)里的東西），返回一個可讀的流：

process.stdin.setEncoding('utf8');

process.stdin.on('readable', () => {
 var chunk = process.stdin.read();
 if (chunk !== null) {
 process.stdout.write(`data: ${chunk}`);
 }
});

process.stdin.on('end', () => {
 process.stdout.write('end');
});

process.stdout 指向標(biāo)準(zhǔn)輸出（向用戶顯示內(nèi)容），返回一個可寫的流：

const fs = require('fs');

fs.createReadStream('wow.txt')
 .pipe(process.stdout);

常用方法

cwd()

process.cwd() 返回運行 Node 的工作目錄（絕對路徑），比如在目錄 /Users/huangtengfei/abc 下執(zhí)行 node server.js，那么 process.cwd() 返回的就是 /Users/huangtengfei/abc。

另一個常用的獲取路徑的方法是 __dirname，它返回的是執(zhí)行文件時該文件在文件系統(tǒng)中所在的目錄。注意 process.cwd() 和 __dirname 的不同，前者是進(jìn)程發(fā)起時的位置，后者是腳本的位置，兩者可能不一致。

on()

process 對象部署了 EventEmitter 接口，可以使用 process.on() 方法監(jiān)聽各種事件，并指定回調(diào)函數(shù)。比如監(jiān)聽到系統(tǒng)發(fā)出進(jìn)程終止信號時關(guān)閉服務(wù)器然后退出進(jìn)程：

process.on('SIGTERM', function () {
 server.close(function () {
 process.exit(0);
 });
});

exit()

process.exit() 會讓 Node 立即終止當(dāng)前進(jìn)程（同步），參數(shù)為一個退出狀態(tài)碼，0 表示成功，大于 0 的任意整數(shù)表示失敗。

kill()

process.kill() 用來對特定 id 的進(jìn)程（process.pid）發(fā)送信號，默認(rèn)為 SIGINT 信號。比如殺死當(dāng)前進(jìn)程：

process.kill(process.pid, 'SIGTERM');

雖然名字叫 kill ，但其實 process.kill() 只是負(fù)責(zé)發(fā)送信號，具體發(fā)送完信號之后這個怎么處理這個指定進(jìn)程，取決于信號種類和接收到這個信號之后做了什么操作（比如 process.exit() 或者只是 console.log('Ignored this single')）。

Child Process 模塊

child_process 模塊用于創(chuàng)建和控制子進(jìn)程，其中最核心的是 .spawn() ，其他 API 算是針對特定場景對它的封裝。使用前要先 require 進(jìn)來：

const cp = require('child_process');

exec(command[, options][, callback])

exec() 方法用于執(zhí)行 shell 命令，它的第一個參數(shù)是字符串形式的命令，第二個參數(shù)（可選）用來指定子進(jìn)程運行時的定制化操作，第三個參數(shù)（可選）用來設(shè)置執(zhí)行完命令的回調(diào)函數(shù)。比如在一個特定目錄 /Users/huangtengfei/abc 下執(zhí)行 ls -l 命令：

cp.exec('ls -l', {
 cwd: '/Users/huangtengfei/abc'
}, (error, stdout, stderr) => {
 if (error) {
 console.error(`exec error: ${error}`);
 return;
 }
 console.log(`stdout: ${stdout}`);
 console.log(`stderr: ${stderr}`);
})

spawn(command[, args][, options])

spawn() 用來創(chuàng)建一個子進(jìn)程執(zhí)行特定命令，與 exec() 的區(qū)別是它沒有回調(diào)函數(shù)，只能通過監(jiān)聽事件來獲取運行結(jié)果，它適用于子進(jìn)程長時間運行的情況，可以實時輸出結(jié)果。

const ls = cp.spawn('ls', ['-l']);

ls.stdout.on('data', (data) => {
 console.log(`stdout: ${data}`);
});

ls.stderr.on('data', (data) => {
 console.log(`stderr: ${data}`);
});

ls.on('close', (code) => {
 console.log(`child process exited with code $[code]`);
});

使用 spawn 可以實現(xiàn)一個簡單的守護(hù)進(jìn)程，在工作進(jìn)程不正常退出時重啟工作進(jìn)程：

/* daemon.js */
function spawn(mainModule) {
 const worker = cp.spawn('node', [ mainModule ]);

 worker.on('exit', function (code) {
  if (code !== 0) {
   spawn(mainModule);
  }
 });
}

spawn('worker.js');

fork(modulePath[, args][, options])

fork() 用來創(chuàng)建一個子進(jìn)程執(zhí)行 node 腳本，fork('./child.js') 相當(dāng)于 spawn('node', ['./child.js']) ， 區(qū)別在于 fork 會在父子進(jìn)程之間建立一個通信管道（fork() 的返回值），用于進(jìn)程間通信。對該通信管道對象可以監(jiān)聽 message 事件，用來獲取子進(jìn)程返回的信息，也可以向子進(jìn)程發(fā)送信息。

/* main.js */
const proc = cp.fork('./child.js');
proc.on('message', function(msg) {
 console.log(`parent got message: ${msg}`);
});
proc.send({ hello: 'world' });

/* child.js */
process.on('message', function(msg) {
 console.log(`child got message: ${msg}`);
});
process.send({ foo: 'bar' });

Cluster 模塊

Node.js 默認(rèn)單進(jìn)程執(zhí)行，但這樣就無法利用多核計算機的資源，cluster 模塊的出現(xiàn)就是為了解決這個問題的。在開發(fā)服務(wù)器程序時，可以通過 cluster 創(chuàng)建一個主進(jìn)程和多個 worker 進(jìn)程，讓每個 worker 進(jìn)程運行在一個核上，統(tǒng)一通過主進(jìn)程監(jiān)聽端口和分發(fā)請求。

const cluster = require('cluster');
const http = require('http');
const numCPUs = require('os').cpus().length;

if (cluster.isMaster) {
 console.log(`Master ${process.pid} is running`);

 // Fork workers.
 for (let i = 0; i < numCPUs; i++) {
 cluster.fork();
 }

 cluster.on('exit', (worker, code, signal) => {
 console.log(`worker ${worker.process.pid} died`);
 });
} else {
 // Workers can share any TCP connection
 // In this case it is an HTTP server
 http.createServer((req, res) => {
 res.writeHead(200);
 res.end('hello world\n');
 }).listen(8000);

 console.log(`Worker ${process.pid} started`);
}

常用屬性和方法

isMaster/isWorker

cluster.isMaster 用來判斷當(dāng)前進(jìn)程是否是主進(jìn)程，cluster.isWorker 用來判斷當(dāng)前進(jìn)程是否是工作進(jìn)程，兩者返回的都是布爾值。

workers

cluster.workers 是一個包含所有 worker 進(jìn)程的對象，key 為 worker.id，value 為 worker 進(jìn)程對象。

// 遍歷所有 workers
function eachWorker(callback) {
 for (const id in cluster.workers) {
 callback(cluster.workers[id]);
 }
}
eachWorker((worker) => {
 worker.send('big announcement to all workers');
});

fork([env])

cluster.fork() 方法用來新建一個 worker 進(jìn)程，默認(rèn)上下文復(fù)制主進(jìn)程，只有主進(jìn)程可調(diào)用。

常用事件

listening

在工作進(jìn)程調(diào)用 listen 方法后，會觸發(fā)一個 listening 事件，這個事件可以被 cluster.on('listening') 監(jiān)聽。

比如每當(dāng)一個 worker 進(jìn)程連進(jìn)來時，輸出一條 log 信息：

cluster.on('listening', (worker, address) => {
 console.log(
 `A worker is now connected to ${address.address}:${address.port}`);
});

exit

在工作進(jìn)程掛掉時，會觸發(fā)一個 exit 事件，這個事件可以被 cluster.on('exit') 監(jiān)聽。

比如自動重啟 worker：

cluster.on('exit', (worker, code, signal) => {
 console.log('worker %d died (%s). restarting...',
 worker.process.pid, signal || code);
 cluster.fork();
});

worker 對象

worker 對象是 cluster.fork() 的返回值，代表一個 worker 進(jìn)程。

worker.id

worker.id 是當(dāng)前 worker 的唯一標(biāo)識，也是保存在 cluster.workers 中的 key 值。

worker.process

所有的 worker 進(jìn)程都是通過 child_process.fork() 生成的，這個進(jìn)程對象保存在 worker.process 中。

worker.send()

worker.send() 用在主進(jìn)程給子進(jìn)程發(fā)送消息，在子進(jìn)程中，使用 process.on() 監(jiān)聽消息并使用 process.send() 發(fā)送消息。

if (cluster.isMaster) {
 const worker = cluster.fork();
 worker.send('hi there');
} else if (cluster.isWorker) {
 process.on('message', (msg) => {
 process.send(msg);
 });
}

總結(jié)

以上就是這篇文章的全部內(nèi)容了，希望本文的內(nèi)容對大家的學(xué)習(xí)或者工作能帶來一定的幫助，如果有疑問大家可以留言交流，謝謝大家對億速云的支持。