深入浅出Node.js

深入浅出Node.js(一):什么是Node.js

【编者按】:Node.js从2009年诞生至今,已经发展了两年有余,其成长的速度有目共睹。从在github的访问量超过Rails,到去年底Node.jsS创始人Ryan Dalh加盟Joyent获得企业资助,再到今年发布Windows移植版本,Node.js的前景获得了技术社区的肯定。InfoQ一直在关注Node.js的发展,在今年的两次Qcon大会(北京站和杭州站)都有专门的讲座。为了更好地促进Node.js在国内的技术推广,我们决定开设“深入浅出Node.js”专栏,邀请来自Node.js领域的布道师、开发人员、技术专家来讲述Node.js的各方面内容,让读者对Node.js有更深入的了解,并且能够积极投入到新技术的讨论和实践中。


从名字说起 有关Node.js的技术报道越来越多,Node.js的写法也是五花八门,有写成NodeJS的,有写成Nodejs的,到底哪一种写法最标准呢,我们不妨遵循官方的说法。在Node.js的官方网站上,一直将其项目称之为”Node“或者”Node.js“,没有发现其他的说法,”Node“用的最多,考虑到Node这个单词的意思和用途太广泛,容易让开发人员误解,我们采用了第二种称呼——”Node.js“,js的后缀点出了Node项目的本意,其他的名称五花八门,没有确切的出处,我们不推荐使用。

Node.js不是JS应用、而是JS运行平台 看到Node.js这个名字,初学者可能会误以为这是一个Javascript应用,事实上,Node.js采用C++语言编写而成,是一个Javascript的运行环境。为什么采用C++语言呢?据Node.js创始人Ryan Dahl回忆,他最初希望采用Ruby来写Node.js,但是后来发现Ruby虚拟机的性能不能满足他的要求,后来他尝试采用V8引擎,所以选择了C++语言。既然不是Javascript应用,为何叫.js呢?因为Node.js是一个Javascript的运行环境。提到Javascript,大家首先想到的是日常使用的浏览器,现代浏览器包含了各种组件,包括渲染引擎、Javascript引擎等,其中Javascript引擎负责解释执行网页中的Javascript代码。作为Web前端最重要的语言之一,Javascript一直是前端工程师的专利。不过,Node.js是一个后端的Javascript运行环境(支持的系统包括*nux、Windows),这意味着你可以编写系统级或者服务器端的Javascript代码,交给Node.js来解释执行,简单的命令类似于:

#node helloworld.jsNode.js

采用了Google Chrome浏览器的V8引擎,性能很好,同时还提供了很多系统级的API,如文件操作、网络编程等。浏览器端的Javascript代码在运行时会受到各种安全性的限制,对客户系统的操作有限。相比之下,Node.js则是一个全面的后台运行时,为Javascript提供了其他语言能够实现的许多功能。

Node.js采用事件驱动、异步编程,为网络服务而设计 事件驱动这个词并不陌生,在某些传统语言的网络编程中,我们会用到回调函数,比如当socket资源达到某种状态时,注册的回调函数就会执行。Node.js的设计思想中以事件驱动为核心,它提供的绝大多数API都是基于事件的、异步的风格。以Net模块为例,其中的net.Socket对象就有以下事件:connect、data、end、timeout、drain、error、close等,使用Node.js的开发人员需要根据自己的业务逻辑注册相应的回调函数。这些回调函数都是异步执行的,这意味着虽然在代码结构中,这些函数看似是依次注册的,但是它们并不依赖于自身出现的顺序,而是等待相应的事件触发。事件驱动、异步编程的设计(感兴趣的读者可以查阅笔者的另一篇文章《Node.js的异步编程风格》),重要的优势在于,充分利用了系统资源,执行代码无须阻塞等待某种操作完成,有限的资源可以用于其他的任务。此类设计非常适合于后端的网络服务编程,Node.js的目标也在于此。在服务器开发中,并发的请求处理是个大问题,阻塞式的函数会导致资源浪费和时间延迟。通过事件注册、异步函数,开发人员可以提高资源的利用率,性能也会改善。

从Node.js提供的支持模块中,我们可以看到包括文件操作在内的许多函数都是异步执行的,这和传统语言存在区别,而且为了方便服务器开发,Node.js的网络模块特别多,包括HTTP、DNS、NET、UDP、HTTPS、TLS等,开发人员可以在此基础上快速构建Web服务器。以简单的helloworld.js为例:

var http = require('http');
http.createServer(function (req, res) {    
       res.writeHead(200, {'Content-Type': 'text/plain'});   
       res.end('Hello World\n');
}).listen(80, "127.0.0.1");


上面的代码搭建了一个简单的http服务器(运行示例部署在 http://helloworld.cnodejs.net/ 中,读者可以访问),在本地监听80端口,对于任意的http请求,服务器都返回一个头部状态码为200、Content-Type'值为text/plain'的”Hello World“文字响应。从这个小例子中,我们可以看出几点:

Node.js的网络编程比较便利,提供的模块(在这里是http)开放了容易上手的API接口,短短几行代码就可以构建服务器。 体现了事件驱动、异步编程,在createServer函数的参数中指定了一个回调函数(采用Javascript的匿名函数实现),当有http请求发送过来时,Node.js就会调用该回调函数来处理请求并响应。当然,这个例子相对简单,没有太多的事件注册,在以后的文章中读者会看到更多的实际例子。 Node.js的特点下面我们来说说Node.js的特点。事件驱动、异步编程的特点刚才已经详细说过了,这里不再重复。

Node.js的性能不错。按照创始人Ryan Dahl的说法,性能是Node.js考虑的重要因素,选择C++和V8而不是Ruby或者其他的虚拟机也是基于性能的目的。Node.js在设计上也是比较大胆,它以单进程、单线程模式运行(很吃惊,对吧?这和Javascript的运行方式一致),事件驱动机制是Node.js通过内部单线程高效率地维护事件循环队列来实现的,没有多线程的资源占用和上下文切换,这意味着面对大规模的http请求,Node.js凭借事件驱动搞定一切,习惯了传统语言的网络服务开发人员可能对多线程并发和协作非常熟悉,但是面对Node.js,我们需要接受和理解它的特点。由此我们是否可以推测出这样的设计会导致负载的压力集中在CPU(事件循环处理?)而不是内存(还记得Java虚拟机抛出OutOfMemory异常的日子吗?),眼见为实,不如来看看淘宝共享数据平台团队对Node.js的性能测试:

--物理机配置:RHEL 5.2、CPU 2.2GHz、
--内存4G --Node.js
--应用场景:MemCache
--代理,每次取100字节数据 
--连接池大小:50 
--并发用户数:100
--测试结果(socket模式):内存(30M)、QPS(16700)、CPU(95%) 

从上面的结果,我们可以看到在这样的测试场景下,qps能够达到16700次,内存仅占用30M(其中V8堆占用22M),CPU则达到95%,可能成为瓶颈。此外,还有不少实践者对Node.js做了性能分析,总的来说,它的性能让人信服,也是受欢迎的重要原因。既然Node.js采用单进程、单线程模式,那么在如今多核硬件流行的环境中,单核性能出色的Node.js如何利用多核CPU呢?创始人Ryan Dahl建议,运行多个Node.js进程,利用某些通信机制来协调各项任务。目前,已经有不少第三方的Node.js多进程支持模块发布,专栏后面的文章会详细讲述Node.js在多核CPU下的编程。

Node.js的另一个特点是它支持的编程语言是Javascript。关于动态语言和静态语言的优缺点比较在这里不再展开讨论。只说三点:

1、Javascript作为前端工程师的主力语言,在技术社区中有相当的号召力。而且,随着Web技术的不断发展,特别是前端的重要性增加,不少前端工程师开始试水”后台应用“,在许多采用Node.js的企业中,工程师都表示因为习惯了Javascript,所以选择Node.js。
2、 Javascript的匿名函数和闭包特性非常适合事件驱动、异步编程,从helloworld例子中我们可以看到回调函数采用了匿名函数的形式来实现,很方便。闭包的作用则更大,看下面的代码示例: 
var hostRequest = http.request(requestOptions,function(response) {    
    var responseHTML ='';   
    response.on('data', function (chunk) {        
        responseHTML = responseHTML + chunk;    
     });    
        response.on('end',function(){        
                 console.log(responseHTML);        
                 // do something useful   
     });
});


在上面的代码中,我们需要在end事件中处理responseHTML变量,由于Javascript的闭包特性,我们可以在两个回调函数之外定义responseHTML变量,然后在data事件对应的回调函数中不断修改其值,并最终在end事件中访问处理。
Javascript在动态语言中性能较好,有开发人员对Javacript、Python、Ruby等动态语言做了性能分析,发现Javascript的性能要好于其他语言,再加上V8引擎也是同类的佼佼者,所以Node.js的性能也受益其中。 


Node.js发展简史 2009年2月,Ryan Dahl在博客上宣布准备基于V8创建一个轻量级的Web服务器并提供一套库。
2009年5月,Ryan Dahl在GitHub上发布了最初版本的部分Node.js包,随后几个月里,有人开始使用Node.js开发应用。
2009年11月和2010年4月,两届JSConf大会都安排了Node.js的讲座。
2010年年底,Node.js获得云计算服务商Joyent资助,创始人Ryan Dahl加入Joyent全职负责Node.js的发展。
2011年7月,Node.js在微软的支持下发布Windows版本。

Node.js应用案例 虽然Node.js诞生刚刚两年多,但是其发展势头逐渐赶超Ruby/Rails,我们在这里列举了部分企业应用Node.js的案例,听听来自客户的声音。

在社交网站LinkedIn最新发布的移动应用中,NodeJS是该移动应用的后台基础。LinkedIn移动开发主管Kiran Prasad对媒体表示,其整个移动软件平台都由NodeJS构建而成:

LinkedIn内部使用了大量的技术,但是在移动服务器这一块,我们完全基于Node。(使用它的原因)第一,是因为其灵活性。第二,如果你了解Node,就会发现它最擅长的事情是与其他服务通信。移动应用必须与我们的平台API和数据库交互。我们没有做太多数据分析。相比之前采用的Ruby on Rails技术,开发团队发现Node在性能方面提高很多。他们在每台物理机上跑了15个虚拟服务器(15个实例),其中4个实例即可处理双倍流量。容量评估基于负载测试的结果。
企业社会化服务网站Yammer则利用Node创建了针对其自身平台的跨域代理服务器,第三方的开发人员可以通过该服务器实现从自身域托管的Javascript代码与Yammer平台API的AJAX通信。Yammer平台技术主管Jim Patterson对Node的优点和缺点提出了自己的看法:

(优点)因为Node是基于事件驱动和无阻塞的,所以非常适合处理并发请求,因此构建在Node上的代理服务器相比其他技术实现(如Ruby)的服务器表现要好得多。此外,与Node代理服务器交互的客户端代码是由javascript语言编写的,因此客户端和服务器端都用同一种语言编写,这是非常美妙的事情。(缺点)Node是一个相对新的开源项目,所以不太稳定,它总是一直在变,而且缺少足够多的第三方库支持。看起来,就像是Ruby/Rails当年的样子。 知名项目托管网站GitHub也尝试了Node应用。该Node应用称为NodeLoad,是一个存档下载服务器(每当你下载某个存储分支的tarball或者zip文件时就会用到它)。GitHub之前的存档下载服务器采用Ruby编写。在旧系统中,下载存档的请求会创建一个Resque任务。该任务实际上在存档服务器上运行一个git archive命令,从某个文件服务器中取出数据。然后,初始的请求分配给你一个小型Ruby Sinatra应用等待该任务。它其实只是在检查memcache flag是否存在,然后再重定向到最终的下载地址上。旧系统运行大约3个Sinatra实例和3个Resque worker。GitHub的开发人员觉得这是Node应用的好机会。Node基于事件驱动,相比Ruby的阻塞模型,Node能够更好地处理git存档。在编写新下载服务器过程中,开发人员觉得Node非常适合该功能,此外,他们还里利用了Node库socket.io来监控下载状态。

不仅在国外,Node的优点也同样吸引了国内开发人员的注意,淘宝就实际应用了Node技术:

MyFOX 是一个数据处理中间件,负责从一个MySQL集群中提取数据、计算并输出统计结果。用户提交一段SQL语句,MyFOX根据该SQL命令的语义,生成各个数据库分片所需要执行的查询语句,并发送至各个分片,再将结果进行汇总和计算。 MyFOX的特点是CPU密集,无文件IO,并只处理只读数据。起初MyFOX使用PHP编写,但遇到许多问题。例如PHP是单线程的,MySQL又需要阻塞查询,因此很难并发请求数据,后来的解决方案是使用nginx和dirzzle,并基于HTTP协议实现接口,并通过curl_multi_get命 令进行请求。不过MyFOX项目组最终还是决定使用Node.js来实现MyFOX。选择Node.js有许多方面的原因,比如考虑了兴趣及社区发展,同时也希望可以提高并发能力,榨干CPU。例如,频繁地打开和关闭连接会让大量端口处于等待状态,当并发数量上去之后,时常会因为端口不够用(处于TIME_WAIT状态)而导致连接失败。之前往往是通过修改系统设置来减少等待时间以绕开这个错误,然而使用连接池便可以很好地解决这个问题。此外,以前MyFOX会在某些缓存失效的情况下出现十分密集的访问压力,使用 Node.js便可以共享查询状态,让某些请求“等待片刻”,以便系统重新填充缓存内容。



小结本文简要介绍了Node.js的基本知识,包括概念、特点、历史、案例等等。作为一个仅仅2岁的平台,Node.js的发展势头有目共睹,越来越多的企业开始关注并尝试Node.js,前后端开发人员应该了解相关的内容。

转自:http://djt.qq.com/thread-30233-1-1.html

深入浅出Node.js(二):Node.js&NPM的安装与配置


Node.js安装与配置 Node.js已经诞生两年有余,由于一直处于快速开发中,过去的一些安装配置介绍多数针对0.4.x版本而言的,并非适合最新的0.6.x的版本情况了,对此,我们将在0.6.x的版本上介绍Node.js的安装和配置。(本文一律以0.6.1为例,0.6的其余版本,只需替换版本号即可。从 http://nodejs.org/#download 可以查看到最新的二进制版本和源代码)。 


Windows平台下的Node.js安装
在过去,Node.js一直不支持在Windows平台下原生编译,需要借助Cygwin或MinGW来模拟POSIX系统,才能编译安装。幸运的是2011年6月微软开始与Joyent合作移植Node.js到Windows平台上
http://www.infoq.com/cn/news/2011/06/node-exe  ),这次合作的成果最终呈现在0.6.x的稳定版的发布上。这次的版本发布使得Node.js在Windows平台上的性能大幅度提高,使用方面也更容易和轻巧,完全摆脱掉Cygwin或MinGW等实验室式的环境,并且在某些细节方面,表现出比Linux下更高的性能,细节参见 http://www.infoq.com/news/2011/11/Nodejs-Windows 。 
在Windows(Windows7)平台下,我将介绍二种安装Node.js的方法,即普通和文艺安装方法。 

普通的安装方法

普通安装方法其实就是最简单的方法了,对于大多Windows用户而言,都是不太喜欢折腾的人,你可以从这里( http://nodejs.org/dist/v0.6.1/node-v0.6.1.msi  )直接下载到Node.js编译好的msi文件。然后双击即可在程序的引导下完成安装。 


在命令行中直接运行: 

node -v

命令行将打印出: 

v0.6.1

该引导步骤会将node.exe文件安装到C:\Program Files (x86)\nodejs\目录下,并将该目录添加进PATH环境变量。 

文艺的安装方法

Windows平台下的文艺安装方法主要提供给那些热爱折腾,喜欢编译的同学们。在编译源码之前需要注意的是你的Windows系统是否包含编译源码的工具。Node.js的源码主要由C++代码和JavaScript代码构成,但是却用gyp工具( http://code.google.com/p/gyp/  )来做源码的项目管理,该工具采用Python语言写成的。在Windows平台上,Node.js采用gyp来生成Visual Studio Solution文件,最终通过VC++的编译器将其编译为二进制文件。所以,你需要满足以下两个条件:
  
  • Python(Node.js建议使用2.6或更高版本,不推荐3.0),可以从这里(http://python.org/)获取。
  • VC++ 编译器,包含在Visual Studio 2010中(VC++ 2010 Express亦可),VS2010可以从这里(http://msdn.microsoft.com/en-us/vstudio/hh388567)找到。

下载Node.js的0.6.1版本的源码压缩包( http://nodejs.org/dist/v0.6.1/node-v0.6.1.tar.gz  )并解压之。 


通过命令行进入解压的源码目录,执行vcbuild.bat release命令,然后经历了漫长的等待后,编译完成后,在Release目录下可以找到编译好的node.exe文件。通过命令行执行node -v。 

命令行返回结果为: 

v0.6.1 

事实上,如果你的编译环境中存在WiX工具集( http://wix.sourceforge.net/  ),执行vcbuild.bat msi release命令,你将会在Relase目录下找到node.msi。 


是的,我们回到了一开始的普通安装方法。所谓文艺就是多走一些路,多看一些风景罢了。 

Unix/Linux平台下的Node.js安装

由于Node.js尚处于v0.x.x的版本的快速发展中,Unix/Linux平台的发行版都不会预置Node的二进制文件,通过源码进行编译安装是目前最好的选择。而且用Unix/Linux系统的同学们多数都是文艺程序员,本节只介绍如何通过源码进行编译和安装。 

安装条件

如同在Windows平台下一样,Node.js依然是采用gyp工具管理生成项目的,不同的是通过make工具进行最终的编译。所以Unix/Linux平台下你需要以下几个必备条件,才能确保编译完成: 

  • Python。用于gyp,可以通过在shell下执行python命令,查看是否已安装python,并确认版本是否符合需求(2.6或更高版本,但不推荐3.0)。
  • 源代码编译器,通常 Unix/Linux平台都自带了C++的编译器(GCC/G++)。如果没有,请通过当前发行版的软件包安装工具安装make,g++这些编译工具。
   a、Debian/Ubuntu下的工具是apt-get
   b、RedHat/centOS下通过yum命令
   c、Mac OS X下你可能需要安装xcode来获得编译器

3、其次,如果你计划在Node.js中启用网络加密,OpenSSL的加密库也是必须的。该加密库是libssl-dev,可以通过apt-get install libssl-dev等命令安装。 


检查环境并安装

完成以上预备条件后,我们获取源码并进行环境检查吧: 


wget  http://nodejs.org/dist/v0.6.1/node-v0.6.1.tar.gz
tar zxvf node-v0.6.1.tar.gz 
cd node-v0.6.1
./configure 

上面几行命令是通过wget命令下载最新版本的代码,并解压之。./configure命令将会检查环境是否符合Nodejs的编译需要。 Checking for program g++ or c++ : /usr/bin/g++ 
Checking for program cpp : /usr/bin/cpp 
Checking for program ar : /usr/bin/ar 
Checking for program ranlib : /usr/bin/ranlib 
Checking for g++ : ok 
Checking for program gcc or cc : /usr/bin/gcc 
Checking for program ar : /usr/bin/ar 
Checking for program ranlib : /usr/bin/ranlib 
Checking for gcc : ok Checking for library dl : yes
Checking for openssl : yes 
Checking for library util : yes 
Checking for library rt : yes 
Checking for fdatasync(2) with c++ : yes 'configure' finished successfully (7.350s) 

如果检查没有通过,请确认上面提到的三个条件是否满足。如果configure命令执行成功,就可以进行编译了: 


make 
make install Nodejs

通过make工具进行编译和安装(如果make install不成功,请使用sudo以确保拥有权限)。完成以上两步后,检查一下是否安装成功:
  
node -v 

检查是否返回: 
v0.6.1 

至此,Nodejs已经编译并安装完成。如需卸载,可以执行make uninstall进行卸载。 

小结

以上介绍了*nix和Windows平台下Nodejs的安装,之后可以如同Nodejs官方网站上介绍的那样,编写example.js文件。 


var http = require('http'); 
http.createServer(function (req, res) {     
     res.writeHead(200, {'Content-Type': 'text/plain'});     
     res.end('Hello World\n'); 
}).listen(1337, "127.0.0.1"); 
console.log('Server running at  http://127.0.0.1:1337/'); 

在命令行中执行它: 

node example.js 你就可以通过浏览器访问[url=http://127.0.0.1:1337/]http://127.0.0.1:1337 得到Hello World的响应。 

安装NPM

NPM的全称是Node Package Manager,如果你熟悉ruby的gem,Python的PyPL、setuptools,PHP的pear,那么你就知道NPM的作用是什么了。没错,它就是Nodejs的包管理器。Nodejs自身提供了基本的模块。但是在这些基本模块上开发实际应用需要较多的工作。所幸的是笔者执笔此文的时候NPM上已经有了5112个Nodejs库或框架,这些库从各个方面可以帮助Nodejs的开发者完成较为复杂的应用。这些库的数量和活跃也从侧面反映出Nodejs社区的发展是十分神速和活跃的。下面我将介绍安装NPM和通过NPM安装Nodejs的第三方库,以及在大陆的网络环境下,如何更好的利用NPM。 

Unix/Linux下安装NPM

就像NPM的官网( http://npmjs.org/ )上介绍的那样,安装NPM仅仅是一行命令的事情: 

curl  http://npmjs.org/install.sh  | sh 

这里详解一下这句命令的意思,curl  http://npmjs.org/install.sh 是通过curl命令获取这个安装shell脚本,按后通过管道符| 将获取的脚本交由sh命令来执行。这里如果没有权限会安装不成功,需要加上sudo来确保权限: 

curl  http://npmjs.org/install.sh  | sudo sh 安装成功后执行npm命令,会得到一下的提示:
  
Usage: npm <command> 
where <command> is one of: 
adduser, apihelp, author, bin, bugs, c, cache, completion, 
config, deprecate, docs, edit, explore, faq, find, get, 
help, help-search, home, i, info, init, install, la, link, 
list, ll, ln, ls, outdated, owner, pack, prefix, prune, 
publish, r, rb, rebuild, remove, restart, rm, root,
run-script, s, se, search, set, show, star, start, stop, 
submodule, tag, test, un, uninstall, unlink, unpublish, 
unstar, up, update, version, view, whoami 

我们以underscore为例,来展示下通过npm安装第三方包的过程。
  
npm install underscore 

返回: 

[email protected]  ./node_modules/underscore 

由于一些特殊的网络环境,直接通过npm install命令安装第三方库的时候,经常会出现卡死的状态。幸运的是国内CNode社区的 @fire9 同学利用空余时间搭建了一个镜像的NPM资源库,服务器架设在日本,可以绕过某些不必要的网络问题。你可以通过以下这条命令来安装第三方库: 

npm --registry " http://npm.hacknodejs.com/ " install underscore 

如果你想将它设为默认的资源库,运行下面这条命令即可: 

npm config set registry " http://npm.hacknodejs.com/

设置之后每次安装时就可以不用带上—registry参数。值得一提的是还有另一个镜像可用,该镜像地址是 http://registry.npmjs.vitecho.com ,如需使用,替换上面两行命令的地址即可。 

Windows下安装NPM 由于Nodejs最初在Linux开发下的历史原因,导致NPM一开始也不支持Windows环境,但是随着Nodejs成功移植到到Windows平台,NPM在Windows下的需求亦是日渐增加。下面开始Windows下的NPM之旅吧。 

安装GIT工具

由于github网站不支持直接下载打包了所有submodule的源码包,所以需要通过git工具来签出所有的源码。从 http://code.google.com/p/msysgit/downloads/list ,可以下载到msysgit这个Windows平台下的git客户端工具(最新版本文件为Git-1.7.7.1-preview20111027.exe)。在下载之后双击安装。 

下载NPM源码
打开命令行工具(CMD),执行以下命令,可以通过msysgit签出NPM的所有源码和依赖代码并安装npm。 

git clone --recursive git://github.com/isaacs/npm.git 
cd npm 
node cli.js install npm -gf 

在执行这段代码之前,请确保node.exe是跟通过node.msi的方式安装的,或者在PATH环境变量中。这段命令也会将npm加入到PATH环境变量中去,之后可以随处执行npm命令。如果安装中遇到权限方面的错误,请确保cmd命令行工具是通过管理员身份运行的。安装成功后,执行以下命令: 
npm install underscore 

返回: 

[email protected]  ./node_modules/underscore 

如此,Windows平台下的NPM安装完毕。如果遭遇网络问题无法安装,请参照Linux下的NPM命令,添加镜像地址。

转自:http://djt.qq.com/thread-30242-1-1.html





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