Node.js 通過進(jìn)程肛冶、線程優(yōu)化的性能

1. node.js 單線程的特點(diǎn)

node.js 以異步非阻塞單線程街氢,作為其執(zhí)行速度的保障。什么是非阻塞單線程睦袖?

舉一個現(xiàn)實(shí)生活中的例子珊肃,我去巢大食堂打飯,我選擇了A套餐,然后工作人員區(qū)為我配餐伦乔,我就在旁邊等著直到阿姨叫號然后我取餐厉亏。這個過程是同步

如果工作人員在為我配餐的同時评矩,仍然可以接受排在我后面的同學(xué)的點(diǎn)餐叶堆,這樣餐廳并沒有因?yàn)槲以诘却鼳套餐而停止阱飘。這個過程是非阻塞斥杜。

如果我在阿姨為我配餐的同時,我去旁邊小超市買了杯冷飲沥匈,等阿姨叫號時我再去取餐蔗喂。這個過程就是異步非阻塞,同時阿姨叫號我去取餐的行為叫做回調(diào)高帖。

  • 高性能(不用考慮多線程間來回調(diào)用引起性能的損耗)
  • 線程安全(不用擔(dān)心同意變量會被多線程進(jìn)行讀寫而造成程序的崩潰)
  • 底層多線程
    說node.js 是單線程其實(shí)也是不全面的缰儿,node.js 底層庫會使用libuv調(diào)用多線程來處理I/O 操作。這就像食堂只有一個窗口散址,只能有按順序一個個的接收點(diǎn)餐乖阵,但是后廚配菜的員工卻有很多,他們各司其職保證出餐的速度预麸。

如果服務(wù)器是多核且有充足的物理資源瞪浸,如何充分發(fā)揮這些物理資源達(dá)到性能最大化。既食堂后廚有很多大師傅吏祸,一個窗口售賣的速度太慢对蒲,許多大師傅都是空閑的窗臺。邪惡的資本家你們懂的贡翘?

2.如何通過多線程提高node.js 的性能

  • cluster: 為了利用多核系統(tǒng)蹈矮,用戶有時會想啟動一個 Node.js 進(jìn)程的集群去處理負(fù)載。
const Koa = require('Koa');
const koaRouter = require('koa-router');

const app = new Koa();
const router = new koaRouter();

function fibo(n) {
    return n > 1 ? fibo(n - 1) + fibo(n-2) : 1
}
app.use(router['routes']());

router.get('/', function(ctx, next) {
    var result = fibo(35);
    ctx.body = `${result}`;
});

if (!module.parent) {
    app.listen(8080);
    console.log(`Server was start.`);
}

通過ab 壓力測試命令:

ab -c 20 -n 100 http://localhost:8080/

沒有經(jīng)過cluster 集群優(yōu)化:

Server Software:        
Server Hostname:        localhost
Server Port:            8080

Document Path:          /
Document Length:        8 bytes

Concurrency Level:      20
Time taken for tests:   13.569 seconds
Complete requests:      100
Failed requests:        0
Total transferred:      14300 bytes
HTML transferred:       800 bytes
Requests per second:    7.37 [#/sec] (mean)
Time per request:       2713.723 [ms] (mean)
Time per request:       135.686 [ms] (mean, across all concurrent requests)
Transfer rate:          1.03 [Kbytes/sec] received

Connection Times (ms)
              min  mean[+/-sd] median   max
Connect:        0    0   0.2      0       1
Processing:   155 2465 622.9   2738    2762
Waiting:      153 2465 623.0   2737    2762
Total:        155 2465 622.8   2738    2762

Percentage of the requests served within a certain time (ms)
  50%   2738
  66%   2743
  75%   2746
  80%   2747
  90%   2753
  95%   2757
  98%   2761
  99%   2762
 100%   2762 (longest request)

通過cluster 集群優(yōu)化后:

const Koa = require('Koa');
const koaRouter = require('koa-router');
const numCpus = require('os').cpus().length;
const cluster = require('cluster');

const app = new Koa();
const router = new koaRouter();

if (cluster.isMaster) {
    console.log(`${numCpus}`);
    for (var index = 0; index < numCpus; index++) {
        cluster.fork();
    }
} else {
    app.use(router['routes']());
    router.get('/', function(ctx, next) {
        var result = fibo(35);
        ctx.body = `${result}`;
    });
    if (!module.parent) {
        app.listen(8080);
        console.log(`Server was start.`);
    }
}

function fibo(n) {
    return n > 1 ? fibo(n - 1) + fibo(n-2) : 1
}

通過ab 壓力測試命令:

ab -c 20 -n 100 http://localhost:8080/

Server Software:        
Server Hostname:        localhost
Server Port:            8080

Document Path:          /
Document Length:        8 bytes

Concurrency Level:      20
Time taken for tests:   6.513 seconds
Complete requests:      100
Failed requests:        0
Total transferred:      14300 bytes
HTML transferred:       800 bytes
Requests per second:    15.35 [#/sec] (mean)
Time per request:       1302.524 [ms] (mean)
Time per request:       65.126 [ms] (mean, across all concurrent requests)
Transfer rate:          2.14 [Kbytes/sec] received

Connection Times (ms)
              min  mean[+/-sd] median   max
Connect:        0    0   0.5      0       2
Processing:   279 1198 258.7   1294    1335
Waiting:      279 1198 258.7   1294    1335
Total:        281 1198 258.3   1295    1335

Percentage of the requests served within a certain time (ms)
  50%   1295
  66%   1301
  75%   1303
  80%   1308
  90%   1322
  95%   1328
  98%   1333
  99%   1335
 100%   1335 (longest request)

對比兩次的測試結(jié)果:
優(yōu)化后鸣驱,
Requests per second (每秒處理的任務(wù)數(shù)) 由 7.37 提高到 15.35.
Time per request (每個用戶的平均處理時間) 由 135.686 降低到 65.126

3. 如何通過多進(jìn)程提高node.js 的性能

main.js

const Koa = require('Koa');
const koaRouter = require('koa-router');
const fork = require('child_process').fork;

const app = new Koa();
const router = new koaRouter();

app.use(router['routes']());
router.get('/', function(ctx, next) {
    var worker = fork('./work_fibo.js');
    worker.on('message', function(m) {
        if ('object' === typeof m && m.type === 'fibo') {
            worker.kill();
            ctx.body = m.result.toString();
        }
    });

    worker.send({type: "fibo", num: 35}, (err) => {
        console.log(`${err}`);
    });
    console.log(`${worker.pid}`); 
    
});

if (!module.parent) {
    app.listen(8080);
    console.log(`Server was start.`);
}

work_fibo.js

var fibo = function fibo(n) {
    return n > 1 ? fibo(n - 1) + fibo(n - 2) : 1;
}

process.on('message', function(m) {   
    if (typeof m === 'object' && m.type === 'fibo') {
        var num = fibo(m.num);
        process.send({type: 'fibo', result: num});
    }
});

process.on('SIGHUP', function() {
    process.exist();
});

通過ab 壓力測試命令:

ab -c 20 -n 100 http://localhost:8080/

Server Software:        
Server Hostname:        localhost
Server Port:            8080

Document Path:          /
Document Length:        9 bytes

Concurrency Level:      20
Time taken for tests:   3.619 seconds
Complete requests:      100
Failed requests:        0
Non-2xx responses:      100
Total transferred:      15100 bytes
HTML transferred:       900 bytes
Requests per second:    27.63 [#/sec] (mean)
Time per request:       723.764 [ms] (mean)
Time per request:       36.188 [ms] (mean, across all concurrent requests)
Transfer rate:          4.07 [Kbytes/sec] received

Connection Times (ms)
              min  mean[+/-sd] median   max
Connect:        0    1   4.5      0      43
Processing:    21  611 270.7    650    1134
Waiting:       18  610 270.7    649    1132
Total:         22  612 270.2    652    1134

Percentage of the requests served within a certain time (ms)
  50%    652
  66%    744
  75%    794
  80%    835
  90%    958
  95%   1054
  98%   1122
  99%   1134
 100%   1134 (longest request)

對比兩次的測試結(jié)果:
優(yōu)化后泛鸟,
Requests per second (每秒處理的任務(wù)數(shù)) 由 7.37 提高到 15.35 最后通過進(jìn)程優(yōu)化后達(dá)到 27.63
Time per request (每個用戶的平均處理時間) 由 135.686 降低到 65.126 最后通過進(jìn)程優(yōu)化后達(dá)到 36.188

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