node進程間如何通信?下面本篇文章帶大家了解node進程的通信方式,以及在node中如何實現這些方式的通信,希望對大家有所幫助!
通信其實涵蓋開發的各個層面,常見的有客戶端和服務端通過各種通信協議進行通信,RPC通信,開發過程中各個模塊之間的相互通信,electron主進程和渲染進程之間的通信等等;
本文主要是嘗試總結下nodejs(單線程,多線程,多進程)通信的方式,使用場景,實現等。
通信的實現方式
一般進程通信的實現方式如下:
1、Shared Memory(內存共享);
2、Socket(套接字);
3、管道(非命名管道Pipe, 命名管道FIFO);
4、Signal(信號);
5、Message queue(消息隊列);
下面我們看下在node中如何實現這些方式的通信
一、Shared Memory(內存共享)
單機下(客戶端內單線程,單進程里多線程,單臺服務器內多進程),通過內存共享實現通信的方式最為常見。
Shared Memory(內存共享)-單線程
從操作系統層面來看,進程內所有線程內存都是共享的,但前提是需要知道內存的訪問地址。
但從語言層面(node或者說是v8的實現層面),我們沒有直接接觸內存的管理,而是間接從v8提供的語法/api進行內存操作。v8提供三種方式給我們共享內存(也許叫共享變量更恰當):全局變量, 局部變量, 共享傳參(call by sharing);
v8在執行代碼之前會先將代碼通過Estree規范轉化為抽象語法樹后再進行解釋編譯執行,在抽象語法樹中(關于抽象語法樹可查看我另外一篇文章)是有scope的,而內存讀取是通過標志符(變量命名)逐級往上回溯查找。所以如果你需要在兩個方法之間共享某個內存,可以在他們共同的作用域下進行創建。
Shared Memory(內存共享)-多線程
在客戶端環境或node環境,我們都可以實現多線程,兩者方式也類似(node通過worker_threads實現,瀏覽器通過Worker實現)。這里的內存共享主要是借助內存操作的api(SharedArrayBuffer)實現的。先看下瀏覽器實現的例子:
// 主線程 const buffer = new SharedArrayBuffer(1024) const typedArr = new Int16Array(buffer) const newWorker = new Worker('./worker.js') typedArr[0] = 20 newWorker.postMessage(buffer) newWorker.onmessage= (data) => { console.group('[the main thread]'); console.log('Data received from the main thread: %i', typedArr[0]); console.groupEnd(); } // 子線程 addEventListener('message', ({ data }) => { const arr = new Int16Array(data) console.group('[the worker thread]') console.log('Data received from the main thread: %i', arr[0]) console.groupEnd() arr[0] = 18 postMessage('Updated') }) // 結果 [the worker thread] Data received from the main thread: 20 [the main thread] Data received from the main thread: 18
Shared Memory(內存共享)-多進程
因為進程啟動后內存是無法相互讀取的(系統層面的限制),進程之間的內存共享實際是通過新開辟一段shared memory實現的。但node暫時沒有支持shared memory,只能通過低級語言來實現,例如: c++實現的 shared-memory-disruptor addon插件(另外文章介紹)。
二、Socket(套接字)
Socket 分兩種實現:
1、TCP Socket;
2、UNIX Domain Socket;
兩者的主要區別如下:
TCP Socket適用于單機,C/S架構等.但UNIX Domain Socket只適用于單機。 UNIX Domain Socket不需要經過一系列的網絡中轉(協議,分包,校驗等等),性能更高,穩定性更好。
TCP Socket
概念: TCP Socket是應用層與TCP/IP協議族通信的中間抽象層,是一種操作系統提供的進程間通信機制;
TCP Socket通信應該是我們日常開發(C/S架構)中最常見的通信方式之一,在我們日常開發中最常見的就是各種應用層協議(http,websocket,rpc,ftp等)的使用,node中http模塊也是基于net模塊實現的。
注:其實UDP也屬于TCP分層(并不是嚴格的指TCP通信,而是網絡通信層中的TCP/IP層),node有提供'dgram'模塊來實現,但在實際應用中沒有接觸過,所以不進行了解。
net
在node中,TCP Socket是由net模塊實現的,net模塊主要提供了以下功能:
1、上層的IPC支持(實際上是管道通信的實現,后面管道通信再詳細說明);
2、net.Server類;
// 服務端通過net.createServer創建服務,會返回net.Server對象,可以通過返回值進行各種事件監聽,端口監聽 const net = require('net') net.createServer((server => { server.end(`hello world!n`) })).listen(3302, () => { console.log(`running ...`) })
3、net.Socket類;
const net = require('net') const socket = net.createConnection({port: 3302}) socket.on('data', data => { console.log(data.toString()) })
UNIX Domain Socket
UNIX Domain Socket是通過創建一個文件描述符,不同進程之間的通信通過讀寫這個文件描述符進行通信(可以分為創建進程和其他進程,其他進程之間的相互通信可以通過創建進程作為中轉)。e.g.
// 創建進程 const net = require('net') const unixSocketServer = net.createServer(server => { server.on('data', data => { console.log(`receive data: ${data}`) }) }) unixSocketServer.listen('/tmp/test', () => { console.log('listening...') }) // 其他進程 const net = require('net') const socket = net.createConnection({path: '/tmp/test'}) socket.on('data', data => { console.log(data.toString()) }) socket.write('my name is vb') // 輸出結果 listening... receive data: my name is vb
三、管道
管道通信分兩種,非命名管道和命名管道。
非命名管道的實現方式和UNIX Domain Socket一樣,都是通過創建文件描述符進行通信。
命名管道是通過固定的文件描述符進行通信:
"\\.\pipe\" + PIPE_NAME;
源碼可參考stackoverflow(https://stackoverflow.com/questions/11750041/how-to-create-a-named-pipe-in-node-js)
目前理解的管道通信和UNIX Domain Socket實現基本一致,只是管道通信規范了讀寫權限,半雙工通信,UNIX Domain Socket更加自由一些。
四、Signal(信號)
Signal是操作系統在終止進程前給進程發送的信號。在node中可以通過process.kill(pid, signal)/child_process.kill(pid, signal)接口實現,e.g.
// 要被終止的http守護進程 const Koa = require('koa') const app = new Koa() app.listen(3004, () => { console.log(`process pid is : ${process.pid}`) // process pid is : 75208 }) // 操作進程 process.kill(75208, 'SIGHUP') // 'SIGHUP'是一般結束進程的信號,還有