Node.js 解决10000并发问题。

简介

如果您听说过 Node，或者阅读过一些文章，宣称 Node 是多么多么的棒，那么您可能会想：“Node 究竟是什么东西？”尽管不是针对所有人的，但 Node 可能是某些人的正确选择。

为试图解释什么是 Node.js，本文探究了它能解决的问题，它如何工作，如何运行一个简单应用程序，最后，Node 何时是和何时不是一个好的解决方案。本文不涉及如何编写一个复杂的 Node 应用程序，也不是一份全面的 Node 教程。阅读本文应该有助于您决定是否应该学习 Node，以便将其用于您的业务。

Node 旨在解决什么问题？

Node 公开宣称的目标是 “旨在提供一种简单的构建可伸缩网络程序的方法”。当前的服务器程序有什么问题？我们来做个数学题。在 Java™ 和 PHP 这类语言中，每个连接都会生成一个新线程，每个新线程可能需要 2 MB 配套内存。在一个拥有 8 GB RAM 的系统上，理论上最大的并发连接数量是 4,000 个用户。随着您的客户端基础的增长，您希望您的 web 应用程序支持更多用户，这样，您必须添加更多服务器。当然，这会增加业务成本，尤其是服务器成本、运输成本和人工成本。除这些成本上升外，还有一个技术问题：用户可能针对每个请求使用不同的服务器，因此，任何共享资源都必须在所有服务器之间共享。例如，在 Java 中，静态变量和缓存需要在每个服务器上的 JVMs 之间共享。这就是整个 web 应用程序架构中的瓶颈：一个服务器能够处理的并发连接的最大数量。

Node 解决这个问题的方法是：更改连接连接到服务器的方式。每个连接都创建一个进程，该进程不需要配套内存块，而不是为每个连接生成一个新的 OS 线程（并向其分配一些配套内存）。Node 声称它绝不会死锁，因为它根本不允许使用锁，它不会直接阻塞 I/O 调用。Node 还宣称，运行它的服务器能支持数万个并发连接。事实上，Node 通过将整个系统中的瓶颈从最大连接数量更改到单个系统的流量来改变服务器面貌。

现在您有了一个能处理数万条并发连接的程序，那么您能通过 Node 实际构建什么呢？如果您有一个 web 应用程序需要处理这么多连接，那将是一件很 “恐怖” 的事！那是一种 “如果您有这个问题，那么它根本不是问题” 的问题。在回答上面的问题之前，我们先看看 Node 如何工作以及它被设计的如何运行。

回页首

Node 肯定不是什么

没错，Node 是一个服务器程序。但是，它肯定不 像 Apache 或 Tomcat。那些服务器是独立服务器产品，可以立即安装并部署应用程序。通过这些产品，您可以在一分钟内启动并运行一个服务器。Node 肯定不是这种产品。Apache 能添加一个 PHP 模块来允许开发人员创建动态 web 页，使用 Tomcat 的程序员能部署 JSPs 来创建动态 web 页。Node 肯定不是这种类型。

在 Node 的早期阶段（当前是 version 0.4.6），它还不是一个 “运行就绪” 的服务器程序，您还不能安装它，向其中放置文件，拥有一个功能齐全的 web 服务器。即使是要实现 web 服务器在安装完成后启动并运行这个基本功能，也还需要做大量工作。

回页首

Node 如何工作

Node 本身运行 V8 JavaScript。等等，服务器上的 JavaScript？没错，您没有看错。服务器端 JavaScript 是一个相对较新的概念，这个概念是大约两年前在 developerWorks 上讨论 Aptana Jaxer 产品时提到的（参见 参考资料）。尽管 Jaxer 一直没有真正流行，但这个理念本身并不是遥不可及的 — 为何不能在服务器上使用客户机上使用的编程语言？

什么使 V8？V8 JavaScript 引擎是 Google 用于他们的 Chrome 浏览器的底层 JavaScript 引擎。很少有人考虑 JavaScript 在客户机上实际做了些什么？实际上，JavaScript 引擎负责解释并执行代码。使用 V8，Google 创建了一个以 C++ 编写的超快解释器，该解释器拥有另一个独特特征；您可以下载该引擎并将其嵌入任何 应用程序。它不仅限于在一个浏览器中运行。因此，Node 实际上使用 Google 编写的 V8 JavaScript 引擎并将其重建为在服务器上使用。太完美了！既然已经有一个不错的解决方案可用，为何还要创建一种新语言呢？

事件驱动编程

许多程序员接受的教育使他们认为，面向对象编程是完美的编程设计，而对其他编程方法不屑一顾。Node 使用一个所谓的事件驱动编程模型。

清单 1. 客户端上使用 jQuery 的事件驱动编程

1. // jQuery code on the client-side showing how Event-Driven programming works
   
2. 
   
3. // When a button is pressed, an Event occurs - deal with it
   
4. // directly right here in an anonymous function, where all the
   
5. // necessary variables are present and can be referenced directly
   
6. $("#myButton").click(function(){
   
7.      if ($("#myTextField").val() != $(this).val())
   
8.          alert("Field must match button text");
   
9. });

复制代码

实际上，服务器端和客户端没有任何区别。没错，这没有按钮点击操作，也没有向文本字段键入的操作，但在一个更高的层面上，事件正在 发生。一个连接被建立 — 事件！数据通过连接接收 — 事件！数据通过连接停止 — 事件！

为什么这种设置类型对 Node 很理想？JavaScript 是一种很棒的事件驱动编程语言，因为它允许匿名函数和闭包，更重要的是，任何写过代码的人都熟悉它的语法。事件发生时调用的回调函数可以在捕获事件处编写。这样，代码容易编写和维护，没有复杂的面向对象框架，没有接口，没有在上面架构任何内容的潜能。只需监听事件，编写一个回调函数，然后，事件驱动编程将照管好一切！

示例 Node 应用程序

最后，我们来看一些代码！让我们将讨论过的所有内容综合起来，创建我们的第一个 Node 应用程序。由于我们已经知道，Node 对于处理高流量应用程序很理想，我们就来创建一个非常简单的 web 应用程序 — 一个为实现最大速度而构建的应用程序。下面是 “老板” 交代的关于我们的样例应用程序的具体要求：创建一个随机数字生成器 RESTful API。这个应用程序应该接受一个输入：一个名为 “number” 的参数。然后，应用程序返回一个介于 0 和该参数之间的随机数字，并将生成的数字返回调用者。由于 “老板” 希望它成为一个广泛流行的应用程序，因此它应该能处理 50,000 个并发用户。我们来看看代码：

清单 2. Node 随机数字生成器

1. // these modules need to be imported in order to use them.
   
2. // Node has several modules.  They are like any #include
   
3. // or import statement in other languages
   
4. var http = require("http");
   
5. var url = require("url");
   
6. 
   
7. // The most important line in any Node file.  This function
   
8. // does the actual process of creating the server.  Technically,
   
9. // Node tells the underlying operating system that whenever a
   
10. // connection is made, this particular callback function should be
    
11. // executed.  Since we're creating a web service with REST API,
    
12. // we want an HTTP server, which requires the http variable
    
13. // we created in the lines above.
    
14. // Finally, you can see that the callback method receives a 'request'
    
15. // and 'response' object automatically.  This should be familiar
    
16. // to any PHP or Java programmer.
    
17. http.createServer(function(request, response) {
    
18. 
    
19.      // The response needs to handle all the headers, and the return codes
    
20.      // These types of things are handled automatically in server programs
    
21.      // like Apache and Tomcat, but Node requires everything to be done yourself
    
22.      response.writeHead(200, {"Content-Type": "text/plain"});
    
23. 
    
24.      // Here is some unique-looking code.  This is how Node retrieves
    
25.      // parameters passed in from client requests.  The url module
    
26.      // handles all these functions.  The parse function
    
27.      // deconstructs the URL, and places the query key-values in the
    
28.      // query object.  We can find the value for the "number" key
    
29.      // by referencing it directly - the beauty of JavaScript.
    
30.      var params = url.parse(request.url, true).query;
    
31.      var input = param.number;
    
32. 
    
33.      // These are the generic JavaScript methods that will create
    
34.      // our random number that gets passed back to the caller
    
35.      var numInput = new Number(input);
    
36.      var numOutput = new Number(Math.random() * numInput).toFixed(0);
    
37.      
    
38.      // Write the random number to response
    
39.      response.write(numOutput);
    
40.      
    
41.      // Node requires us to explicitly end this connection.  This is because
    
42.      // Node allows you to keep a connection open and pass data back and forth,
    
43.      // though that advanced topic isn't discussed in this article.
    
44.      response.end();
    
45. 
    
46.    // When we create the server, we have to explicitly connect the HTTP server to
    
47.    // a port.  Standard HTTP port is 80, so we'll connect it to that one.
    
48. }).listen(80);
    
49. 
    
50. // Output a String to the console once the server starts up, letting us know everything
    
51. // starts up correctly
    
52. console.log("Random Number Generator Running...");

复制代码

启动应用程序

将上面的代码放到一个名为 “random.js” 的文件中。现在，要启动这个应用程序并运行它（进而创建 HTTP 服务器并监听端口 80 上的连接），只需在您的命令提示中输入以下命令：% node random.js。下面是服务器已经启动并运行时它看起来的样子：

root@ubuntu:/home/moilanen/ws/mike# node random.js
Random Number Generator Running...


访问应用程序

应用程序已经启动并运行。Node 正在监听任何连接，我们来测试一下。由于我们创建了一个简单的 RESTful API，我们可以使用我们的 web 浏览器来访问这个应用程序。键入以下地址（确保您完成了上面的步骤）：http://localhost/?number=27。

您的浏览器窗口将更改到一个介于 0 到 27 之间的随机数字。单击浏览器上的 “重新载入” 按钮，将得到另一个随机数字。就是这样，这就是您的第一个 Node 应用程序！