Node.js가 완전한 단일 스레드 프로그램이 아니라는 것을 이해하는 방법(간략한 분석)

왜 Node.js가 완전한 단일 스레드가 아니라고 할까요? 이해하는 방법? 다음 기사에서는 이에 대해 논의할 것입니다. 도움이 되기를 바랍니다!

node는 이벤트 루프를 사용하여 다중 동시성을 달성하는 단일 스레드 프로그램이라는 것을 모두가 알고 있다고 믿습니다. 불행히도 이것은 완전히 정확하지 않습니다.

그렇다면 왜 Node.js는 완전한 단일 스레드 프로그램이 아닌가?

Node.js는 단일 스레드 프로그램입니다*

우리가 직접 작성한 모든 Javsacript, V8 및 이벤트 루프는 메인 스레드인 동일한 스레드에서 실행됩니다.

이거 노드가 단일 스레드라는 뜻 아닌가요?

하지만 노드 뒤에 C++ 코드가 포함된 많은 모듈이 있다는 사실을 모르실 수도 있습니다.

노드는 사용자에게 스레드 제어 권한을 노출하지 않지만 C++에서는 멀티스레딩을 사용할 수 있습니다.

그렇다면 노드는 언제 멀티스레딩을 사용하게 될까요?

• 노드 메소드가 뒤에서 C++의 synchronization 메소드를 호출하면 모두 메인 스레드에서 실행됩니다.

• 노드 메서드가 뒤에서 C++의 asynchronous 메서드를 호출하는 경우 때로는 메인 스레드에서 실행되지 않습니다.

Talk는 저렴합니다. 코드를 보여주세요.

동기식 메서드, 메인 스레드에서 실행

여기 crypto 관련 모듈은 C++로 작성되었습니다. 다음 프로그램은 일반적으로 비밀번호를 저장하는데 사용되는 해시(Hash)를 계산하는 함수입니다.

import { pbkdf2Sync } from "crypto";
const startTime = Date.now();
let index = 0;
for (index = 0; index < 3; index++) {
    pbkdf2Sync("secret", "salt", 100000, 64, "sha512");
    const endTime = Date.now();
    console.log(`${index} time, ${endTime - startTime}`);
}
const endTime = Date.now();
console.log(`in the end`);

출력 시간,

0 time, 44 
1 time, 90
2 time, 134
in the end

은 매번 45ms 정도 소요되는 것을 볼 수 있으며, 코드는 메인 스레드에서 순차적으로 실행됩니다.

최종 결과물은 누구일지 주목해주세요! 여기서 해시는 내 CPU에서 ~45ms가 소요됩니다.

메인 스레드에서는 비동기식 pbkdf2 방식이 실행되지 않습니다.

import { cpus } from "os";
import { pbkdf2 } from "crypto";
console.log(cpus().length);
let startTime = console.time("time-main-end");
for (let index = 0; index < 4; index++) {
    startTime = console.time(`time-${index}`);
    pbkdf2("secret", `salt${index}`, 100000, 64, "sha512", (err, derivedKey) => {
        if (err) throw err;
        console.timeEnd(`time-${index}`);
    });
}
console.timeEnd("time-main-end");

출력 시간은

time-main-end: 0.31ms
time-2: 45.646ms
time-0: 46.055ms
time-3: 46.846ms
time-1: 47.159ms

여기서 볼 수 있듯이 메인 스레드는 일찍 종료되지만 각 계산 시간은 45ms라는 것을 알아야 합니다. CPU가 해시를 계산합니다. 시간은 45ms입니다. 여기 노드는 해시 계산을 위해 확실히 여러 스레드를 사용합니다.

여기서 호출 횟수를 10으로 변경하면 다음과 같이 시간이 됩니다. CPU 코어 수가 소모될수록 시간도 늘어나는 것을 알 수 있습니다. 다시 한번, 노드가 해시 계산을 위해 여러 스레드를 사용한다는 것이 입증되었습니다.

time-main-end: 0.451ms
time-1: 44.977ms
time-2: 46.069ms
time-3: 50.033ms
time-0: 51.381ms
time-5: 96.429ms // 注意这里，从第五次时间开始增加了
time-7: 101.61ms
time-4: 113.535ms
time-6: 121.429ms
time-9: 151.035ms
time-8: 152.585ms

여기서는 노드에 확실히 멀티스레딩이 활성화되어 있다는 것이 입증되었습니다. 그런데 조금 문제가 있다? 내 컴퓨터의 CPU는 AMD R5-5600U이며 코어 6개와 스레드 12개입니다. 그런데 왜 다섯 번째부터 시간이 늘어나나요? 노드가 내 CPU를 완전히 활용하지 못하는 걸까요?

이유는 무엇인가요?

노드는 미리 정의된 스레드 풀을 사용합니다. 이 스레드 풀의 기본 크기는 4입니다.

export UV_THREADPOOL_SIZE=6

예제를 살펴보겠습니다.

HTTP 요청

import { request } from "https";
const options = {
  hostname: "www.baidu.com",
  port: 443,
  path: "/img/PC_7ac6a6d319ba4ae29b38e5e4280e9122.png",
  method: "GET",
};

let startTime = console.time(`main`);

for (let index = 0; index < 15; index++) {
  startTime = console.time(`time-${index}`);
  const req = request(options, (res) => {
    console.log(`statusCode: ${res.statusCode}`);
    console.timeEnd(`time-${index}`);
    res.on("data", (d) => {
      // process.stdout.write(d);
    });
  });

  req.on("error", (error) => {
    console.error(error);
  });

  req.end();
}

console.timeEnd("main");

main: 13.927ms
time-2: 83.247ms
time-4: 89.641ms
time-3: 91.497ms
time-12: 91.661ms
time-5: 94.677ms
.....
time-8: 134.026ms
time-1: 143.906ms
time-13: 140.914ms
time-10: 144.088ms

여기의 주요 프로그램은 다음과 같습니다. 여기서도 이미지 다운로드를 위한 http 요청을 15번 시작했는데 소요 시간은 기하급수적으로 늘어나지 않았고 스레드 풀/cpu에 의해 제한되지 않는 것 같았습니다.

왜? ? 노드가 스레드 풀을 사용하고 있나요?

Node 뒤에 C++ asynchronous 메서드가 있는 경우 먼저 커널 비동기 지원이 있는지 확인합니다. 예를 들어 커널이 비동기 메서드를 제공하지 않는 경우 여기에서 네트워크에 epoll(Linux)을 사용하세요. 자체 스레드 풀을 사용합니다. .

따라서 http 요청은 비동기식이지만 커널에 의해 구현됩니다. 커널이 완료되면 C++에 알리고, C++에서는 콜백을 처리하도록 메인 스레드에 알립니다.

그렇다면 Node의 어떤 비동기 방식이 스레드 풀을 사용합니까? 어느 것이 그렇지 않습니까?

• 네이티브 커널 비동기

  • TCP/UDP 서버 클라이언트
  • Unix 도메인 소켓(IPC)
  • pipes
  • dns.resolveXXX
  • tty 입력(stdin 등)
  • Unix 신호
  • 하위 프로세스

• 스레드 풀

  • fs.*
  • dns.lookup
  • pipe (edge ​​​​case)

이것은 대부분의 노드 최적화를 위한 진입점이기도 합니다.

그런데 이것들이 가장 중요한 이벤트 루프와 어떻게 결합되나요?

Event Loop

저는 모두가 Event Loop에 매우 익숙하다고 생각합니다. 이벤트 루프는 배포자와 같습니다.

• 일반적인 자바스크립트 프로그램이나 콜백을 만나면 처리를 위해 V8로 넘겨집니다.

• C++로 작성된 동기화 메서드를 발견하면 이를 C++로 넘겨주고 메인 스레드에서 실행하세요.

• asynchronous 메서드를 만나면 뒷면은 C++로 작성됩니다. 커널 비동기 지원이 있으면 처리를 위해 메인 스레드에서 커널로 넘겨주세요.

• 비동기인 경우 메소드 뒷부분이 C++로 작성되었습니다. 커널 비동기 지원이 없으면 메인 스레드에서 스레드 풀로 전달됩니다.

• 스레드 풀과 커널은 결과를 이벤트 루프에 반환합니다. 등록된 자바스크립트 콜백이 있으면 처리를 위해 V8로 전달됩니다.

그런 다음 처리할 것이 아무것도 남지 않을 때까지 주기가 계속됩니다.

So Node는 엄밀히 말하면 단일 스레드 프로그램이 아닙니다.

노드 관련 지식을 더 보려면 nodejs 튜토리얼을 방문하세요!

위 내용은 Node.js가 완전한 단일 스레드 프로그램이 아니라는 것을 이해하는 방법(간략한 분석)의 상세 내용입니다. 자세한 내용은 PHP 중국어 웹사이트의 기타 관련 기사를 참조하세요!