Node.js - 应用扩展

Node.js 应用的可扩展性是指它处理服务器上不断增加的工作负载的能力，即处理来自客户端的更多请求。Node.js 应用可以使用子进程来解决这个问题。子进程是 Node.js 运行时的单独实例，可以由主进程生成和管理。这样生成的子进程可以并行执行特定任务，从而提高应用程序的整体性能和可扩展性。

child_process 模块是 Node.js 运行时的核心模块之一。此模块提供各种方法来创建、管理和与子进程通信，尤其是在基于多核 CPU 的系统上。

子进程始终具有三个流：child.stdin、child.stdout 和 child.stderr。这些流可以与父进程的流共享。

child_process 模块有以下三种主要方法来创建子进程。

exec − child_process.exec 方法在 shell/控制台中运行命令并缓冲输出。
spawn − child_process.spawn 启动一个具有给定命令的新进程。
fork − child_process.fork 方法是 spawn() 的一个特例，用于创建子进程。

exec() 方法

child_process.exec 方法在 shell 中运行命令并缓冲输出。它具有以下签名：

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

参数

command − 要运行的命令，使用空格分隔的参数。
options − cwd- 子进程的当前工作目录，以及 env - 环境键值对
- encoding − 编码字符串（默认值：'utf8'）
- shell − 用于执行命令的 shell（UNIX 上默认为 '/bin/sh'，Windows 上默认为 'cmd.exe'，shell 应该理解 UNIX 上的 -c 开关或 Windows 上的 /s /c。在 Windows 上，命令行解析应与 cmd.exe 兼容。）
- timeout − 默认值：0
- maxBuffer − 默认值：200*1024
- killSignal − 默认值：'SIGTERM'
- uid − 设置进程的用户标识。
- gid − 设置进程的组标识。
- callback − 一个具有三个参数 error、stdout 和 stderr 的函数，在进程终止时使用输出调用。

exec() 方法返回一个具有最大大小的缓冲区，等待进程结束并尝试一次返回所有缓冲数据。

示例

让我们创建两个名为 child.js 和 main.js 的 js 文件：

文件：child.js

console.log("Starting Child Process-" + process.argv[2]);
console.log("Child Process-" + process.argv[2] + " executed." );

文件：main.js

const fs = require('fs');
const child_process = require('child_process');

for(var i=0; i<3; i++) {
   var childprocess = child_process.exec('node child.js '+i,function 
      (error, stdout, stderr) {
      
      if (error) {
         console.log(error.stack);
         console.log('Error code: '+error.code);
         console.log('Signal received: '+error.signal);
      }
      console.log('stdout: ' + stdout);
      console.log('stderr: ' + stderr);
   });

   childprocess.on('exit', function (code) {
      console.log('Child process exited with exit code '+code);
   });
}

现在运行 main.js 查看结果：

Child process exited with exit code 0
stdout: Starting Child Process-0
Child Process-0 executed.

stderr:
Child process exited with exit code 0
stdout: Starting Child Process-1
Child Process-1 executed.

stderr:
Child process exited with exit code 0
stdout: Starting Child Process-2
Child Process-2 executed.

stderr:

spawn() 方法

child_process.spawn 方法使用给定的命令启动一个新进程。

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

第一个参数是子进程要运行的命令。可以向其传递一个或多个参数。options 参数可能具有以下一个或多个属性：

cwd (字符串) 子进程的当前工作目录。
env (对象) 环境键值对。
stdio (数组) 字符串子进程的 stdio 配置。
customFds (数组) 已弃用子进程用于 stdio 的文件描述符。
detached (布尔值) 子进程将成为进程组领导者。
uid (数字) 设置进程的用户标识。
gid (数字) 设置进程的组标识。

spawn() 方法返回流 (stdout & stderr)，当进程返回大量数据时应使用它。spawn() 在进程开始执行后立即开始接收响应。

示例

与之前的示例一样，创建 child.js 和 main.js 文件。

child.js

console.log("Starting Child Process-" + process.argv[2]);
console.log("Child Process-" + process.argv[2] + " executed." );

main.js

const fs = require('fs');
const child_process = require('child_process');

for(var i=0; i<3; i++) {
var childprocess = child_process.spawn('node', ['child.js', i]);

   childprocess.stdout.on('data', function (data) {
      console.log('stdout: ' + data);
   });

   childprocess.on('exit', function (code) {
      console.log('Child process exited with exit code '+code);
   });
}

输出

stdout: Starting Child Process-0

stdout: Child Process-0 executed.

Child process exited with exit code 0
stdout: Starting Child Process-1

stdout: Child Process-1 executed.

stdout: Starting Child Process-2

stdout: Child Process-2 executed.

Child process exited with exit code 0
Child process exited with exit code 0

fork() 方法

child_process.fork 方法是 spawn() 的一个特例，用于创建 Node 进程。它具有以下语法：

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

参数

第一个参数是子进程要运行的模块。您可以向模块传递其他参数。选项与 spawn() 方法中的选项相同。

示例

与之前的示例一样，创建 child.js 和 main.js 文件。

child.js

console.log("Starting Child Process-" + process.argv[2]);
console.log("Child Process-" + process.argv[2] + " executed." );

main.js

const fs = require('fs');
const child_process = require('child_process');

for(var i=0; i<3; i++) {
   var childprocess = child_process.fork("child.js", [i]);	

   childprocess.on('close', function (code) {
      console.log('child process exited with code ' + code);
   });
}

输出

Starting Child Process-0
Child Process-0 executed.
Starting Child Process-2
Child Process-2 executed.
Starting Child Process-1
Child Process-1 executed.
child process exited with code 0
child process exited with code 0
child process exited with code 0

execFile() 方法

child_process.execFile() 函数类似于 exec() 方法，不同之处在于它默认情况下不会生成 shell。它比 exec() 更有效率，因为它直接将指定的可执行文件作为新进程生成。

语法

child_process.execFile(command [, args][, options][, callback])

参数

command − 接受一个字符串，指定要运行的命令的名称或路径。
args − 字符串参数列表。
options − 一些可用的选项包括 cwd、env、encoding、shell、timeout 等
callback − 当进程终止时调用回调函数。此函数的参数分别是 error、stdout 和 stderr。

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