淺析Node.js：一個(gè)“編碼就緒”服務(wù)器
Node是一個(gè)服務(wù)器端JavaScript解釋器，它將改變服務(wù)器應(yīng)該如何工作的概念。它的目標(biāo)是幫助程序員構(gòu)建高度可伸縮的應(yīng)用程序，編寫(xiě)能夠處理數(shù)萬(wàn)條同時(shí)連接到一個(gè)(只有一個(gè))物理機(jī)的連接代碼。本文探究了Node.js能解決哪些問(wèn)題，它如何工作，如何運(yùn)行一個(gè)簡(jiǎn)單應(yīng)用程序，***，Node何時(shí)是以及何時(shí)不是一個(gè)好的解決方案。
Node旨在解決什么問(wèn)題?
Node公開(kāi)宣稱(chēng)的目標(biāo)是“旨在提供一種簡(jiǎn)單的構(gòu)建可伸縮網(wǎng)絡(luò)程序的方法”。當(dāng)前的服務(wù)器程序有什么問(wèn)題?我們來(lái)做個(gè)數(shù)學(xué)題。在Java和PHP這類(lèi)語(yǔ)言中，每個(gè)連接都會(huì)生成一個(gè)新線程，每個(gè)新線程可能需要 2 MB 配套內(nèi)存。在一個(gè)擁有8GB RAM的系統(tǒng)上，理論上***的并發(fā)連接數(shù)量是4,000個(gè)用戶(hù)。隨著您的客戶(hù)端基礎(chǔ)的增長(zhǎng)，您希望您的web應(yīng)用程序支持更多用戶(hù)，這樣，您必須添加更多服務(wù)器。當(dāng)然，這會(huì)增加業(yè)務(wù)成本，尤其是服務(wù)器成本、運(yùn)輸成本和人工成本。除這些成本上升外，還有一個(gè)技術(shù)問(wèn)題：用戶(hù)可能針對(duì)每個(gè)請(qǐng)求使用不同的服務(wù)器，因此，任何共享資源都必須在所有服務(wù)器之間共享。例如，在Java中，靜態(tài)變量和緩存需要在每個(gè)服務(wù)器上的JVMs之間共享。這就是整個(gè)web應(yīng)用程序架構(gòu)中的瓶頸：一個(gè)服務(wù)器能夠處理的并發(fā)連接的***數(shù)量。
Node解決這個(gè)問(wèn)題的方法是：更改連接連接到服務(wù)器的方式。每個(gè)連接都創(chuàng)建一個(gè)進(jìn)程，該進(jìn)程不需要配套內(nèi)存塊，而不是為每個(gè)連接生成一個(gè)新的OS線程(并向其分配一些配套內(nèi)存)。Node聲稱(chēng)它絕不會(huì)死鎖，因?yàn)樗静辉试S使用鎖，它不會(huì)直接阻塞I/O調(diào)用。Node還宣稱(chēng)，運(yùn)行它的服務(wù)器能支持?jǐn)?shù)萬(wàn)個(gè)并發(fā)連接。事實(shí)上，Node通過(guò)將整個(gè)系統(tǒng)中的瓶頸從***連接數(shù)量更改到單個(gè)系統(tǒng)的流量來(lái)改變服務(wù)器面貌。
現(xiàn)在您有了一個(gè)能處理數(shù)萬(wàn)條并發(fā)連接的程序，那么您能通過(guò)Node實(shí)際構(gòu)建什么呢?如果您有一個(gè)web應(yīng)用程序需要處理這么多連接，那將是一件很 “恐怖” 的事!那是一種“如果您有這個(gè)問(wèn)題，那么它根本不是問(wèn)題” 的問(wèn)題。在回答上面的問(wèn)題之前，我們先看看Node如何工作以及它被設(shè)計(jì)的如何運(yùn)行。
Node肯定不是什么
沒(méi)錯(cuò)，Node是一個(gè)服務(wù)器程序。但是，它肯定不像Apache或Tomcat。那些服務(wù)器是獨(dú)立服務(wù)器產(chǎn)品，可以立即安裝并部署應(yīng)用程序。通過(guò)這些產(chǎn)品，您可以在一分鐘內(nèi)啟動(dòng)并運(yùn)行一個(gè)服務(wù)器。Node肯定不是這種產(chǎn)品。Apache能添加一個(gè)PHP模塊來(lái)允許開(kāi)發(fā)人員創(chuàng)建動(dòng)態(tài)web頁(yè)，使用Tomcat的程序員能部署JSPs來(lái)創(chuàng)建動(dòng)態(tài)web頁(yè)。Node肯定不是這種類(lèi)型。
在Node的早期階段(當(dāng)前是version 0.4.6)，它還不是一個(gè)“運(yùn)行就緒”的服務(wù)器程序，您還不能安裝它，向其中放置文件，擁有一個(gè)功能齊全的web服務(wù)器。即使是要實(shí)現(xiàn)web服務(wù)器在安裝完成后啟動(dòng)并運(yùn)行這個(gè)基本功能，也還需要做大量工作。
Node如何工作
Node本身運(yùn)行V8 JavaScript。等等，服務(wù)器上的JavaScript?沒(méi)錯(cuò)，您沒(méi)有看錯(cuò)。服務(wù)器端JavaScript 是一個(gè)相對(duì)較新的概念，這個(gè)概念是大約兩年前在developerWorks上討論Aptana Jaxer產(chǎn)品時(shí)提到的(參見(jiàn)參考資料)。盡管Jaxer一直沒(méi)有真正流行，但這個(gè)理念本身并不是遙不可及的 — 為何不能在服務(wù)器上使用客戶(hù)機(jī)上使用的編程語(yǔ)言?
什么使 V8?V8 JavaScript引擎是Google用于他們的Chrome瀏覽器的底層JavaScript引擎。很少有人考慮JavaScript在客戶(hù)機(jī)上實(shí)際做了些什么?實(shí)際上，JavaScript引擎負(fù)責(zé)解釋并執(zhí)行代碼。使用V8，Google創(chuàng)建了一個(gè)以C++編寫(xiě)的超快解釋器，該解釋器擁有另一個(gè)獨(dú)特特征;您可以下載該引擎并將其嵌入任何 應(yīng)用程序。它不僅限于在一個(gè)瀏覽器中運(yùn)行。因此，Node實(shí)際上使用Google編寫(xiě)的V8 JavaScript引擎并將其重建為在服務(wù)器上使用。太***了!既然已經(jīng)有一個(gè)不錯(cuò)的解決方案可用，為何還要?jiǎng)?chuàng)建一種新語(yǔ)言呢?
Node對(duì)什么有好處?
到此為止，應(yīng)該能夠回答“Node是什么” 這個(gè)問(wèn)題了，但您可能還不清楚什么時(shí)候應(yīng)該使用它。這是一個(gè)需要提出的重要問(wèn)題，因?yàn)镹ode對(duì)有一些東西有好處，但相反，對(duì)另一些東西而言，目前Node可能不是一個(gè)好的解決方案。您需要小心決定何時(shí)使用Node，因?yàn)樵阱e(cuò)誤的情況下使用它可能會(huì)導(dǎo)致一個(gè)多余編碼的 LOT。
正如您此前所看到的，Node非常適合以下情況：您預(yù)計(jì)可能有很高的流量，而在響應(yīng)客戶(hù)端之前服務(wù)器端邏輯和處理所需不一定是巨大的。Node表現(xiàn)出眾的典型示例包括：
RESTful API
提供RESTful API的web服務(wù)接收幾個(gè)參數(shù)，解析它們，組合一個(gè)響應(yīng)，并返回一個(gè)響應(yīng)(通常是較少的文本)給用戶(hù)。這是適合Node的理想情況，因?yàn)槟梢詷?gòu)建它來(lái)處理數(shù)萬(wàn)條連接。它還不需要大量邏輯;它只是從一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)查找一些值并組合一個(gè)響應(yīng)。由于響應(yīng)是少量文本，入站請(qǐng)求時(shí)少量文本，因此流量不高，一臺(tái)機(jī)器甚至也可以處理最繁忙的公司的API需求。
Twitter隊(duì)列
想像一下像Twitter這樣的公司，它必須接收tweets并將其寫(xiě)入一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)。實(shí)際上，每秒幾乎有數(shù)千條 tweets 達(dá)到，數(shù)據(jù)庫(kù)不可能及時(shí)處理高峰時(shí)段需要的寫(xiě)入數(shù)量。Node成為這個(gè)問(wèn)題的解決方案的重要一環(huán)。如您所見(jiàn)，Node能處理數(shù)萬(wàn)條入站tweets。它能迅速輕松地將它們寫(xiě)入一個(gè)內(nèi)存排隊(duì)機(jī)制(例如 memcached)，另一個(gè)單獨(dú)進(jìn)程可以從那里將它們寫(xiě)入數(shù)據(jù)庫(kù)。Node在這里的角色是迅速收集tweet并將這個(gè)信息傳遞給另一個(gè)負(fù)責(zé)寫(xiě)入的進(jìn)程。想象一下另一種設(shè)計(jì) — 一個(gè)常規(guī) PHP 服務(wù)器自己試圖處理對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的寫(xiě)入 — 每個(gè)tweet將在寫(xiě)入數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)導(dǎo)致一個(gè)短暫的延遲，這是因?yàn)閿?shù)據(jù)庫(kù)調(diào)用正在阻塞通道。由于數(shù)據(jù)庫(kù)延遲，一臺(tái)這樣設(shè)計(jì)的機(jī)器每秒可能只能處理2000條入站tweets。每秒100萬(wàn)條tweets需要500個(gè)服務(wù)器。相反，Node能處理每個(gè)連接而不會(huì)阻塞通道，從而能捕獲盡可能多的tweets。一個(gè)能處理50,000 條tweets的Node機(jī)器只需要20個(gè)服務(wù)器。
映像文件服務(wù)器
一個(gè)擁有大型分布式網(wǎng)站的公司(比如 Facebook 或 Flickr)可能會(huì)決定將所有機(jī)器只用于服務(wù)映像。Node將是這個(gè)問(wèn)題的一個(gè)不錯(cuò)的解決方案，因?yàn)樵摴灸苁褂盟帉?xiě)一個(gè)簡(jiǎn)單的文件檢索器，然后處理數(shù)萬(wàn)條連接。Node將查找映像文件，返回文件或一個(gè)404錯(cuò)誤，然后什么也不用做。這種設(shè)置將允許這類(lèi)分布式網(wǎng)站減少它們服務(wù)映像、.js和 .css文件等靜態(tài)文件所需的服務(wù)器數(shù)量。
它對(duì)什么有壞處?
當(dāng)然，在某些情況下，Node并非理想選擇。下面是Node不擅長(zhǎng)的領(lǐng)域：
動(dòng)態(tài)創(chuàng)建的頁(yè)
目前，Node沒(méi)有提供一種默認(rèn)方法來(lái)創(chuàng)建動(dòng)態(tài)頁(yè)。例如，使用JavaServer Pages (JSP) 技術(shù)時(shí)，可以創(chuàng)建一個(gè)在 這樣的JSP代碼段中包含循環(huán)的index.jsp 頁(yè)。Node不支持這類(lèi)動(dòng)態(tài)的、HTML驅(qū)動(dòng)的頁(yè)面。同樣，Node不太適合作為Apache和Tomcat這樣的網(wǎng)頁(yè)服務(wù)器。因此，如果您想在Node中提供這樣一個(gè)服務(wù)器端解決方案，必須自己編寫(xiě)整個(gè)解決方案。PHP程序員不想在每次部署web應(yīng)用程序時(shí)都編寫(xiě)一個(gè)針對(duì)Apache的PHP轉(zhuǎn)換器，當(dāng)目前為止，這正是Node要求您做的。
關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)重型應(yīng)用程序
Node的目的是快速、異步和非阻塞。數(shù)據(jù)庫(kù)并不一定分享這些目標(biāo)。它們是同步和阻塞的，因?yàn)樽x寫(xiě)時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的調(diào)用在結(jié)果生成之前將一直阻塞通道。因此，一個(gè)每個(gè)請(qǐng)求都需要大量數(shù)據(jù)庫(kù)調(diào)用、大量讀取、大量寫(xiě)入的web應(yīng)用程序非常不適合Node，這是因?yàn)殛P(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)本身就能抵銷(xiāo)Node的眾多優(yōu)勢(shì)。(新的NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)更適合Node，不過(guò)那完全是另一個(gè)主題了。)
結(jié)語(yǔ)
問(wèn)題是“什么是Node.js?” 應(yīng)該已經(jīng)得到解答。閱讀本文之后，您應(yīng)該能通過(guò)幾個(gè)清晰簡(jiǎn)潔的句子回答這個(gè)問(wèn)題。如果這樣，那么您已經(jīng)走到了許多編碼員和程序員的前面。我和許多人都談?wù)撨^(guò)Node，但它們對(duì) Node究竟是什么一直很迷惑。可以理解，他們具有的是Apache的思維方式 — 服務(wù)器是一個(gè)應(yīng)用程序，將HTML文件放入其中，一切就會(huì)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。而Node是目的驅(qū)動(dòng)的。它是一個(gè)軟件程序，使用JavaScript來(lái)允許程序員輕松快速地創(chuàng)建快速、可伸縮的web服務(wù)器。Apache是運(yùn)行就緒的，而ode是編碼就緒的。
Node完成了它提供高度可伸縮服務(wù)器的目標(biāo)。它并不分配一個(gè) “每個(gè)連接一個(gè)線程” 模型，而是使用一個(gè) “每個(gè)連接一個(gè)流程” 模型，只創(chuàng)建每個(gè)連接需要的內(nèi)存。它使用Google的一個(gè)非常快速的JavaScript引擎：V8引擎。它使用一個(gè)事件驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)來(lái)保持代碼最小且易于閱讀。所有這些因素促成了Node的理想目標(biāo) — 編寫(xiě)一個(gè)高度可伸縮的解決方案變得比較容易。
與理解Node是什么同樣重要的是，理解它不是什么。Node并不是Apache的一個(gè)替代品，后者旨在使PHP web應(yīng)用程序更容易伸縮。事實(shí)確實(shí)如此。在Node的這個(gè)初始階段，大量程序員使用它的可能性不大，但在它能發(fā)揮作用的場(chǎng)景中，它的表現(xiàn)非常好。
將來(lái)應(yīng)該期望從Node得到什么呢?這也許是本文引出的最重要的問(wèn)題。既然您知道了它現(xiàn)在的作用，您應(yīng)該會(huì)想知道它下一步將做什么。在接下來(lái)的一年中，我期待著Node提供與現(xiàn)有的第三方支持庫(kù)更好地集成。現(xiàn)在，許多第三方程序員已經(jīng)研發(fā)了用于Node的插件，包括添加文件服務(wù)器支持和MySQL支持。希望Node開(kāi)始將它們集成到其核心功能中。***，我還希望 Node支持某種動(dòng)態(tài)頁(yè)面模塊，這樣，您就可以在HTML文件中執(zhí)行在PHP和JSP(也許是一個(gè)NSP，一個(gè)Node服務(wù)器頁(yè))中所做的操作。***，希望有一天會(huì)出現(xiàn)一個(gè) “部署就緒” 的Node服務(wù)器，可以下載和安裝，只需將您的HTML文件放到其中，就像使用Apache或Tomcat那樣。Node現(xiàn)在還處于初始階段，但它發(fā)展得很快，可能不久就會(huì)出現(xiàn)在您的視野中。
注：本文內(nèi)容是根據(jù)developerWorks作者M(jìn)ike Abernethy的文章整理而來(lái)的，在Michael Abernethy的13年技術(shù)生涯中，他與各種不同的技術(shù)和客戶(hù)打交道。他目前是一名自由程序員，擅長(zhǎng)Java高可用性和jQuery。他現(xiàn)在專(zhuān)注于富Internet 應(yīng)用程序，試圖同時(shí)實(shí)現(xiàn)應(yīng)用程序的復(fù)雜性和簡(jiǎn)單性。他空閑時(shí)常常去打高爾夫球，更確切地說(shuō)，是在灌木叢中尋找他打飛的高爾夫球。
【編輯推薦】
