通常，Node.js如何处理10,000个并发请求？

Question

我知道Node.js使用单线程和事件循环来处理仅一次处理一个请求的请求（这是非阻塞的）。但是，这是如何工作的，可以说有10,000个并发请求。事件循环会处理所有请求吗？那会不会花费太长时间？

我还不了解（至今）如何比多线程Web服务器更快。我知道多线程Web服务器的资源（内存，CPU）会更昂贵，但是会不会更快？我可能是错的。请说明该单线程在许多请求中的运行速度如何，以及在处理诸如10,000之类的大量请求时通常的工作（高级）。

而且，单线程是否可以很好地扩展此数量？请记住，我刚刚开始学习Node.js。

Answer 1

如果您必须问这个问题，那么您可能不熟悉大多数Web应用程序/服务的功能。您可能会认为所有软件都可以这样做：

user do an action
       │
       v
 application start processing action
   └──> loop ...
          └──> busy processing
 end loop
   └──> send result to user

但是，这不是Web应用程序或任何以数据库为后端的应用程序的工作方式。Web应用程序可以这样做：

user do an action
       │
       v
 application start processing action
   └──> make database request
          └──> do nothing until request completes
 request complete
   └──> send result to user

在这种情况下，软件将大部分运行时间都用0％的CPU时间来等待数据库返回。

多线程网络应用程序：

多线程网络应用程序可以像这样处理上述工作量：

request ──> spawn thread
              └──> wait for database request
                     └──> answer request
request ──> spawn thread
              └──> wait for database request
                     └──> answer request
request ──> spawn thread
              └──> wait for database request
                     └──> answer request

因此，线程大部分时间都使用0％的CPU等待数据库返回数据。这样做时，他们不得不分配一个线程所需的内存，其中每个线程都包括一个完全独立的程序堆栈。此外，他们还必须启动一个线程，尽管它并不像启动一个完整的进程那样昂贵。贱。

单线程事件循环

由于我们大部分时间都使用0％的CPU，为什么不使用CPU时不运行一些代码？这样，每个请求仍将获得与多线程应用程序相同的CPU时间，但是我们不需要启动线程。所以我们这样做：

request ──> make database request
request ──> make database request
request ──> make database request
database request complete ──> send response
database request complete ──> send response
database request complete ──> send response

实际上，这两种方法都以大致相同的延迟返回数据，这是因为数据库响应时间决定着处理的时间。

这里的主要优点是我们不需要产生新的线程，因此我们不需要执行大量的malloc会减慢我们的速度。

魔术隐形螺纹

看似神秘的事情是上述两种方法如何设法以“并行”方式运行工作负载？答案是数据库是线程化的。因此，我们的单线程应用程序实际上是在利用另一个进程的多线程行为：数据库。

单线程方法失败的地方

如果您需要在返回数据之前进行大量CPU计算，则单线程应用程序会失败很大。现在，我不是说要for循环来处理数据库结果。仍然大部分是O（n）。我的意思是像执行傅立叶变换（例如，mp3编码），光线跟踪（3D渲染）等。

单线程应用程序的另一个陷阱是，它将仅利用单个CPU内核。因此，如果您拥有四核服务器（当今并不常见），则您不会使用其他3个核。

多线程方法失败的地方

如果您需要为每个线程分配大量RAM，则多线程应用程序会失败很大。首先，RAM本身的使用量意味着您无法处理与单线程应用程序一样多的请求。更糟糕的是，malloc很慢。分配大量对象（这在现代Web框架中很常见）意味着我们可能最终会比单线程应用程序慢。这是node.js通常获胜的地方。

一个最终导致多线程恶化的用例是，当您需要在线程中运行另一种脚本语言时。首先，通常需要为该语言分配整个运行时，然后需要分配脚本使用的变量。

因此，如果您使用C或html" target="_blank">go或java编写网络应用程序，则线程的开销通常不会太糟。如果您要编写C网络服务器来服务PHP或Ruby，那么用javascript或Ruby或Python编写更快的服务器非常容易。

混合方式

某些Web服务器使用混合方法。例如，Nginx和Apache2将其网络处理代码实现为事件循环的线程池。每个线程运行一个事件循环，同时处理单线程请求，但请求在多个线程之间进行负载平衡。

一些单线程体系结构还使用混合方法。您可以启动多个应用程序，而不是从一个进程启动多个线程，例如，在四核计算机上启动4个node.js服务器。然后，您可以使用负载平衡器在各个进程之间分配工作负载。

实际上，这两种方法在技术上是彼此相同的镜像。