開場(chǎng)白

最近在學(xué)習(xí) libuv，也了解了一些 Node.js 中使用 libuv 的例子。當(dāng)然，這篇文章不會(huì)去介紹 event loop，畢竟這些東西在各個(gè)論壇、技術(shù)圈里都被介紹爛了。本文介紹如何正確使用 Event loop，以及即使發(fā)現(xiàn)程序是否異常 block。

基礎(chǔ)

event loop 的基礎(chǔ)想必各位讀者都比較熟悉了。這里我引用官方的圖，簡(jiǎn)單介紹兩句，作為前置準(zhǔn)備：

event loop是作為單線程實(shí)現(xiàn)異步的方式之一。簡(jiǎn)而言之，就是在一個(gè)大的 while 循環(huán)中不斷遍歷這些 phase，執(zhí)行對(duì)應(yīng)的 callbacks。這樣才實(shí)現(xiàn)了真正的異步調(diào)用：調(diào)用時(shí)不必等著響應(yīng)，等調(diào)用的資源準(zhǔn)備好了，回調(diào)我。
以上就是基礎(chǔ)，接下來(lái)進(jìn)入正題：

問(wèn)題提出

開門見山，我們提出以下問(wèn)題：

1. js 既然是單線程，那么總有辦法 block 住整個(gè)程序，雖然用了 libuv，也可能會(huì) block 住主程序。對(duì)嗎？
2. 如何知道我們的程序 block 住了？

對(duì)于問(wèn)題1，答案是肯定的。任何 io 密集計(jì)算都會(huì) block 主進(jìn)程，調(diào)用任何耗時(shí)的同步系統(tǒng) api（比如同步讀取大文件等），也會(huì) block。

對(duì)于第2個(gè)問(wèn)題，就需要對(duì) libuv 有個(gè)基本認(rèn)識(shí)了（想想我前面說(shuō)的一個(gè)大 while）。event loop 既然是 loop，那么總有循環(huán)的概念吧？想到循環(huán)，能聯(lián)想到循環(huán)次數(shù)吧？對(duì)~解決方案就是使用循環(huán)次數(shù)。

方案

這里我提一個(gè)思路（并不是說(shuō)不寫代碼😄）：如果我們正常邏輯下，一秒鐘能進(jìn)行100W 次事件循環(huán)（數(shù)據(jù)基于我本機(jī)），那么如果有一段時(shí)間，我得到的1秒鐘時(shí)間循環(huán)次數(shù)只有50W，那么是不是說(shuō)明程序中有哪些地方稍微 block 住了？或者夸張地說(shuō)，由正常的100W 次變?yōu)榱藗€(gè)數(shù)次。這就很嚴(yán)重了。因此及時(shí)監(jiān)控event loop 非常重要。

第一版代碼

// 環(huán)境準(zhǔn)備
const http = require('http');
const path = require('path');
const {execFile, execFileSync} = require('child_process');

const max = 9999;
const getComputedValueFromChildProcess = (max) => execFileSync('node', [path.join(__dirname, './childprocess.js'), max]);

http.createServer((req, res) => {
 const k = getComputedValueFromChildProcess(max);
 res.write('origin-text: ' + k);
 res.end();
}).listen(8888);


// 第一版實(shí)現(xiàn)
const MS_MULTI = 1000 * 1000;
const blockDelta = 10 * MS_MULTI;
let start;
function meature() {
 start = process.hrtime();
 setImmediate(function() {
  let seconds;
  [seconds, start] = process.hrtime(start);
  if (seconds * 1000 * MS_MULTI + start > blockDelta) {
   console.log(`node.eventloop_blocked for ${seconds}secs and ${(start / MS_MULTI).toFixed(2)}ms.`);
  }
  meature();
 });
}
meature();

// childprocess.js 文件
#!/use/env node
const args = Number(process.argv[2]);
function computeIo(args) {
 let k;
 for (let i = 0; i < args; ++i) {
  for (let j = 0; j < args; ++j) {
   k = i + j;
  } 
 }
 return k;
}
console.log(computeIo(args));

大環(huán)境是一個(gè) web 服務(wù)器。我們選用了 check 這個(gè) phase 來(lái)作為一個(gè)起點(diǎn)（這里不使用 timer phase的原因是，setTimeout 的 timeout 最低是1ms，在 event loop 空轉(zhuǎn)時(shí)，1ms 可以跑好多好多次循環(huán)了，本機(jī)數(shù)據(jù)大概是100K次/ms）。應(yīng)用一開始就調(diào)用 meature 方法開始暴力測(cè)試。旨在測(cè)試這次 check 到下次 check 的時(shí)間是否大于10ms：

# 沒(méi)有請(qǐng)求前
# 等了很久出現(xiàn)一個(gè)15ms
➜ test node blocked.js
node.eventloop_blocked for 0secs and 15.71ms.

# 當(dāng)我執(zhí)行幾次
curl http://localhost:8888
# 出現(xiàn)：
node.eventloop_blocked for 0secs and 175.60ms.
node.eventloop_blocked for 0secs and 149.92ms.
node.eventloop_blocked for 0secs and 147.25ms.

是的，基本雛形出來(lái)了?？梢愿鶕?jù)這些數(shù)值進(jìn)行數(shù)據(jù)上報(bào)、排查問(wèn)題等。但是！

如果讀者有嘗試了上面這個(gè)例子的話，會(huì)發(fā)現(xiàn)一個(gè)問(wèn)題：電腦發(fā)燙，風(fēng)扇不停轉(zhuǎn)！

我看了任務(wù)管理器，發(fā)現(xiàn) Node 進(jìn)程的 cpu 占用率是100%左右！當(dāng)我把 meature 邏輯注釋掉，cpu 占用率恢復(fù)到了0%左右。看來(lái)這個(gè)版本不行。我們來(lái)修改一下~具體原因是不斷地執(zhí)行 setImmediate 代碼，不斷添加 callback，導(dǎo)致 cpu 一直 run！

第二版代碼

我們?cè)黾右粋€(gè)采樣的概念：每10秒，采樣一個(gè)至少2秒的循環(huán)數(shù)（為什么是至少2秒？因?yàn)?setTimeout 的 timeout 的定義本來(lái)也就是至少鴨，哈哈哈哈😏）

const EVERY_SEC_MIN_LOOPS = 1000000; // 定義每秒最小循環(huán)數(shù)
let times = 0; // 一次采樣中的循環(huán)數(shù)
let nowShowIncreaseTimes = false; // 當(dāng)前是否應(yīng)該增加 times
let start = Date.now();
const CD = 10 * 1000; // 間隔
function meature(callback = () => {}) {
 setTimeout(function() {
  start = Date.now();
  nowShowIncreaseTimes = true;
  _inter();
  setTimeout(() => {
   endMeature();
   meature(); // 開始預(yù)約下次采樣
  }, 2000);
 }, CD);
}
function _inter() {
 setImmediate(() => {
  if (nowShowIncreaseTimes) {
   ++times;
   return _inter();
  }
 });
}

function endMeature() {
 
 const now = Date.now();
 nowShowIncreaseTimes = false;
 const totalMsSpan = now - start;
 const everySecLoops = (times / (totalMsSpan / 1000)).toFixed(0);
 if (everySecLoops < EVERY_SEC_MIN_LOOPS) {
  console.log(`當(dāng)前每秒循環(huán)數(shù)${everySecLoops}`);
 }
 times = 0;
 return everySecLoops
}
meature();

測(cè)試結(jié)果：

# 當(dāng)我不斷：
curl http://localhost:8888
# 出現(xiàn)
➜  test node blocked.js
當(dāng)前每秒循環(huán)數(shù)777574
當(dāng)前每秒循環(huán)數(shù)890565
# 當(dāng)我們搞事情時(shí)：
ab -c 10 -n 200 http://localhost:8888/

# 結(jié)果是這樣的：
➜  test node blocked.js
當(dāng)前每秒循環(huán)數(shù)843594
當(dāng)前每秒循環(huán)數(shù)913329
當(dāng)前每秒循環(huán)數(shù)2
當(dāng)前每秒循環(huán)數(shù)2

修改為了第2版后，電腦不再燙了，風(fēng)扇不再轉(zhuǎn)了。cpu 只有在采樣時(shí)會(huì)上升到30、40樣子，不錯(cuò)。

但同時(shí)也發(fā)現(xiàn)了問(wèn)題：一秒才2次循環(huán)??！這時(shí)基本處于拉閘了。為什么呢？

因?yàn)槲覀兊恼?qǐng)求處理是同步的！同步地生成一個(gè)子進(jìn)程，并且等到子進(jìn)程運(yùn)行完了，才把結(jié)果返回?？梢?，在 server 項(xiàng)目中啟用耗時(shí)的同步操作，風(fēng)險(xiǎn)是多么大?。?br />

我們把同步換為異步試試：

// non-blocked.js
const max = 9999;
const getComputedValueFromChildProcess = (max) => new Promise((res, rej) => {
 execFile('node', [path.join(__dirname, './childprocess.js'), max], (err, stdout) => {
  const valueFromChildProcess = Number(stdout);
  res(valueFromChildProcess);
 });
});

http.createServer(async (req, res) => {
 const k = await getComputedValueFromChildProcess(max);
 res.write('origin-text: ' + k);
 res.end();
}).listen(8888);

PS: 為了示范同步、異步的區(qū)別，本文用的是子進(jìn)程這種方式。其實(shí)更好的應(yīng)該是用 worker_thread 的方式、或者分片計(jì)算等。讓我們用相同的 ab 進(jìn)行測(cè)試，得到結(jié)果：

➜  test node non-blocked.js
當(dāng)前每秒循環(huán)數(shù)239920
當(dāng)前每秒循環(huán)數(shù)242286

可以看到，雖然比空轉(zhuǎn)時(shí)的100W同樣低了不是一點(diǎn)點(diǎn)。但相對(duì)于同步的方式，這個(gè)數(shù)量級(jí)簡(jiǎn)直不能對(duì)比！！

總結(jié)

到現(xiàn)在，大家應(yīng)該對(duì)監(jiān)控 event loop 有個(gè)基本認(rèn)識(shí)了。本來(lái)想搞一個(gè) npm 包的，但最近比較忙，只能先拋磚，大家有玉的使勁砸。😬😬😬

好了，以上就是這篇文章的全部?jī)?nèi)容了，希望本文的內(nèi)容對(duì)大家的學(xué)習(xí)或者工作具有一定的參考學(xué)習(xí)價(jià)值，謝謝大家對(duì)腳本之家的支持。

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