node 启动过程

C++ 层引导：Node.js 启动时，会初始化 C++ 层的结构和依赖项，如 V8 引擎、Libuv 事件循环、核心模块等。此外，在这个阶段中，Node.js 也会解析命令行参数、环境变量，并初始化内存和全局对象
V8 引擎初始化：Node.js 依赖于 V8 引擎来执行 JavaScript 代码。在启动过程中，Node.js 需要配置 V8 引擎并完成相应初始化。此外，Node.js 还会在这个阶段对 V8 引擎进行微调和优化，以获得更好的性能和运行效果。
内置模块加载：Node.js 内置了许多基本模块，如文件系统（fs）、网络（http）、事件（events）等。此外，Node.js 还会加载特定于平台的模块，例如 Windows、macOS 和 Linux 系统上各自的特定模块
执行入口文件
事件循环启动：所有初始化工作完成后，Node.js 将启动 Libuv 事件循环。

单线程

node 虽然是单线程模型，但是其基于事件驱动、异步非阻塞 I/O 模型，可以应用于高并发场景，避免了线程创建、线程之间上下文切换所产生的资源开销。
但当项目中需要有大量计算 CPU 密集型的操作时，单线程模型就会被阻塞

多线程

node 启动过程相关线程

node 单线程的指的是 JavaScript 的执行是单线程的，启动时会开启7个线程
node 中最核心的是 v8 引擎，在 Node 启动后，会创建 v8 的实例，这个实例是多线程的。
- 主线程：编译、执行代码。
- 编译/优化线程：在主线程执行的时候，可以优化代码。
- 分析器线程：记录分析代码运行时间，为 Crankshaft 优化代码执行提供依据。node 有两个编译器，full-codegen：简单快地将 js 编译成简单但是很慢的机械码；Crankshaft：比较复杂的实时优化编译器，编译高性能的可执行代码。
- 垃圾回收的几个线程。
- 有一些 IO 操作（DNS，FS）和一些 CPU 密集计算（Zlib，Crypto）会启用 node 的线程池，从而将线程增加到11个（线程池默认大小为 4）

// 更改线程池默认大小
process.env.UV_THREADPOOL_SIZE = 12

node 多线程特点

每个线程都有单独的 V8 引擎
ArrayBuffers 可以将内存中的变量从一个线程转到另外一个
SharedArrayBuffer 可以在多个线程中共享内存中的变量，但是限制为二进制格式的数据。

创建多线程

worker

多进程

创建多进程

child_process.spawn()：适用于返回大量数据，例如图像处理，二进制数据处理。
child_process.exec()：适用于小量数据，maxBuffer 默认值为 200 * 1024 超出这个默认值将会导致程序崩溃，数据量过大可采用 spawn。
child_process.execFile()：类似 child_process.exec()，区别是不能通过 shell 来执行，不支持像 I/O 重定向和文件查找这样的行为
child_process.fork()：衍生新的进程，进程之间是相互独立的，每个进程都有自己的 V8 实例、内存，系统资源是有限的，不建议衍生太多的子进程出来，通长根据系统** CPU 核心数**设置。

cluster

在这里插入图片描述

实现原理
- cluster模块调用fork方法来创建子进程，该方法与child_process中的fork是同一个方法。
主从模型
- cluster 模块采用的是经典的主从模型，cluster会创建一个master，然后根据你指定的数量复制出多个子进程，可以使用 cluster.isMaster 属性判断当前进程是 master 还是 worker (工作进程)。
- 由 master 进程来管理所有的子进程，主进程不负责具体的任务处理，主要工作是负责调度和管理。
- cluster 模块使用内置的负载均衡来更好地处理线程之间的压力，该负载均衡使用了 Round-robin 算法（也被称之为循环算法）。当使用 Round-robin 调度策略时，master accepts() 所有传入的连接请求，然后将相应的 TCP 请求处理发送给选中的工作进程（该方式仍然通过IPC来进行通信）
  - master 进程内部启动了一个 TCP 服务器，而真正监听端口的只有这个服务器，当来自前端的请求触发服务器的 connection 事件后，master 会将对应的 socket 句柄发送给子进程。

const cluster = require('cluster');
const http = require('http');
const numCPUs = require('os').cpus().length;

if (cluster.isMaster) {
  console.log(`主进程 ${process.pid} 正在运行`);
  for (let i = 0; i < numCPUs; i++) {
    cluster.fork();
  }

  cluster.on('exit', (worker, code, signal) => {
    console.log(`工作进程 ${worker.process.pid} 已退出`);
  });
} else {
  // 工作进程可以共享任何 TCP 连接。
  // 在本例子中，共享的是 HTTP 服务器。
  http.createServer((req, res) => {
    res.writeHead(200);
    res.end('Hello World');
  }).listen(8000);
  console.log(`工作进程 ${process.pid} 已启动`);
}