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Node.js的进程管理的进程管理

众所周知Node基于V8，而在V8中JavaScript是单线程运行的，这里的单线程不是指Node启动的时候就只有一个线程，而是说

运行JavaScript代码是在单线程上，Node还有其他线程，比如进行异步IO操作的IO线程。这种单线程模型带来的好处就是系

统调度过程中不会频繁进行上下文切换，提升了单核CPU的利用率。

但是这种做法有个缺陷，就是我们无法利用服务器CPU多核的性能，一个Node进程只能利用一个CPU。而且单线程模式下一

旦代码崩溃就是整个程序崩溃。通常解决方案就是使用Node的cluster模块，通过master-worker模式启用多个进程实例。下面

我们详细讲述下，Node如何使用多进程模型利用多核CPU，以及自带的cluster模块具体的工作原理。

如何创建子进程

node提供了child_process模块用来进行子进程的创建，该模块一共有四个方法用来创建子进程。

const { spawn, exec, execFile, fork } = require('child_process')

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

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

execFile(file[, args][, options][, callback])

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

spawn

首先认识一下spawn方法，下面是Node文档的官方实例。

const { spawn } = require('child_process');

const child = spawn('ls', ['-lh', '/home']);

child.on('close', (code) => {

console.log(`子进程退出码：${code}`);

});

const { stdin, stdout, stderr } = child

stdout.on('data', (data) => {

console.log(`stdout: ${data}`);

});

stderr.on('data', (data) => {

console.log(`stderr: ${data}`);

});

通过spawn创建的子进程，继承自EventEmitter，所以可以在上面进行事件（discount，error，close，message）的监听。同

时子进程具有三个输入输出流：stdin、stdout、stderr，通过这三个流，可以实时获取子进程的输入输出和错误信息。

这个方法的最终实现基于libuv，这里不再展开讨论，感兴趣可以查看源码。

// 调用libuv的api，初始化一个进程

int err = uv_spawn(env->event_loop(), &wrap->process_, &options);

exec/execFile

之所以把这两个放到一起，是因为exec最后调用的就是execFile方法，源码在这里)。唯一的区别是，exec中调用的

normalizeExecArgs方法会将opts的shell属性默认设置为true。

exports.exec = function exec(/* command , options, callback */) {

const opts = normalizeExecArgs.apply(null, arguments);

return exports.execFile(opts.file, opts.options, opts.callback);

};

function normalizeExecArgs(command, options, callback) {

options = { ...options };

options.shell = typeof options.shell === 'string' ? options.shell : true;

return { options };

}

在execFile中，最终调用的是spawn方法。

exports.execFile = function execFile(file /* , args, options, callback */) {

let args = [];

let callback;

let options;

var child = spawn(file, args, {

// ... some options

});

return child;

}

exec会将spawn的输入输出流转换成String，默认使用UTF-8的编码，然后传递给回调函数，使用回调方式在node中较为熟

悉，比流更容易操作，所以我们能使用exec方法执行一些shell命令，然后在回调中获取返回值。有点需要注意，这里的buffer

是有最大缓存区的，如果超出会直接被kill掉，可用通过maxBuffer属性进行配置（默认: 200*1024）。

const { exec } = require('child_process');

exec('ls -lh /home', (error, stdout, stderr) => {

console.log(`stdout: ${stdout}`);

console.log(`stderr: ${stderr}`);

});

fork

fork最后也是调用spawn来创建子进程，但是fork是spawn的一种特殊情况，用于衍生新的 Node.js 进程，会产生一个新的V8

实例，所以执行fork方法时需要指定一个js文件。

exports.fork = function fork(modulePath /* , args, options */) {

// ...

options.shell = false;

return spawn(options.execPath, args, options);

};

通过fork创建子进程之后，父子进程直接会创建一个IPC（进程间通信）通道，方便父子进程直接通信，在js层使用

process.send(message) 和 process.on('message', msg => {}) 进行通信。而在底层，实现进程间通信的方式有很多，Node的

进程间通信基于libuv实现，不同操作系统实现方式不一致。在*unix系统中采用Unix Domain Socket方式实现，Windows中使

用命名管道的方式实现。

常见进程间通信方式：消息队列、共享内存、pipe、信号量、套接字

下面是一个父子进程通信的实例。

parent.js

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