Funcionamento interno do node.js e boas práticas
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- O documento apresenta os principais conceitos do funcionamento interno do Node.js, incluindo a estrutura, dependências e ferramentas. - As partes fundamentais são o V8 para interpretar JavaScript e o Libuv para I/O assíncrono. - O event loop é responsável por manter o código assíncrono executando de forma não bloqueante através da fila de tarefas e microtarefas.
Funcionamento interno do node.js e boas práticas
- 2. Sobre mim Kirmayr Tomaz ● De Manaus/AM ● Bacharel em Sistemas de Informação - UFAM ● Organizador do Femug-AM ● Mentor no Traning Center @kirmayrtomaz [email protected]
- 3. Sobre mim Kirmayr Tomaz ● De Manaus/AM ● Bacharel em Sistemas de Informação - UFAM ● Organizador do Femug-AM ● Mentor no Traning Center @kirmayrtomaz [email protected]
- 4. SUMÁRIO • Node Interno ○ Conceitos base ○ Estrutura do Node.js ○ Libuv ○ V8 •TurboFan •Ignition ○ APIs
- 5. Node.js
- 6. Node.js Terminologia ● Single Thread ● Paralelismo e concorrência ● Síncrono e assíncrono ● I/O não bloqueante ● Orientada a Eventos
- 7. Estrutura do Node.js Dependências Internas ● Libuv ● V8 ● C-iris ● Crypto ● HTTP-parse ● Zlib ● OpenSSL Ferramentas ● npm ● gyp ● gtest
- 8. V8 Libuv zlib HTTP- parse OpenSSLC-ares Node.js Binding Addons Application/Module(JS)
- 9. V8 Libuv zlib HTTP- parse OpenSSLC-ares Node.js Binding Addons - N-API Application/Module(JS)
- 10. Libuv
- 11. Libuv Uma biblioteca open-source multiplataforma com foco em I/O assincrono, desenvolvida inicialmente para o Node.js
- 12. Libuv ● Event loop ● TCP e UDP socket assíncrono ● DNS assíncrono ● Operações assíncronas com arquivos ● Eventos de arquivos ● Thread pool ● Internal Process Communication (IPC) compartilhado entre os sockets ● Child processes
- 14. Callstack ● Sequência de chamadas de função que foram executadas pela linguagem - LIFO (Last-in First Out)
- 15. console.log(‘script start’); const isType = (value,type) => typeof value === type; const isNumber= (num) => isType(num, ‘number’) const number = isNumber(3) console.log(number) console.log(‘script stop’) CallStack console
- 16. console.log(‘script start’); const isType = (value,type) => typeof value === type; const isNumber= (num) => isType(num, ‘number’) const number = isNumber(3) console.log(number) console.log(‘script stop’) CallStack IsNumber IsType
- 17. CallStack console.log(‘script start’); const isType = (value,type) => typeof value === type; const isNumber= (num) => isType(num, ‘number’) const number = isNumber(3) console.log(number) console.log(‘script stop’) console
- 18. CallStack console.log(‘script start’); const isType = (value,type) => typeof value === type; const isNumber= (num) => isType(num, ‘number’) const number = isNumber(3) console.log(number) console.log(‘script stop’) console
- 19. Task Queue ● Background Thread (Pull Thread) ● Task Queue - Local onde os callbacks ficam aguardando serem chamados ● Event Loop
- 20. console.log(‘script start’); setTimeout(( )=> console.log(“setTimeout 1’’),0); const isType = (value,type) => typeof value === type; const isNumber= (num) => isType(num, ‘number’) const number = isNumber(3); console.log(number); setTimeout(( )=> console.log(“setTimeout 2’’),0); console.log(‘script stop’); CallStack Background Thread Task Queue Event Loop console
- 21. console.log(‘script start’); setTimeout(( )=> console.log(“setTimeout 1’’),0); const isType = (value,type) => typeof value === type; const isNumber= (num) => isType(num, ‘number’); const number = isNumber(3); console.log(number); setTimeout(( )=> console.log(“setTimeout 2’’),0); console.log(‘script stop’); CallStack Background Thread Task Queue Event Loop setTimeout1 setTimeout 1
- 22. console.log(‘script start’); setTimeout(( )=> console.log(“setTimeout 1’’),0); const isType = (value,type) => typeof value === type; const isNumber= (num) => isType(num, ‘number’); const number = isNumber(3); console.log(number); setTimeout(( )=> console.log(“setTimeout 2’’),0); console.log(‘script stop’); CallStack Background Thread Task Queue Event Loop setTimeout1 IsNumber IsType
- 23. console.log(‘script start’); setTimeout(( )=> console.log(“setTimeout 1’’),0); const isType = (value,type) => typeof value === type; const isNumber= (num) => isType(num, ‘number’) const number = isNumber(3); console.log(number); setTimeout(( )=> console.log(“setTimeout 2’’),0); console.log(‘script stop’); CallStack Background Thread Task Queue Event Loop setTimeout1 console
- 24. console.log(‘script start’); setTimeout(( )=> console.log(“setTimeout 1’’),0); const isType = (value,type) => typeof value === type; const isNumber= (num) => isType(num, ‘number’) const number = isNumber(3); console.log(number); setTimeout(( )=> console.log(“setTimeout 2’’),0); console.log(‘script stop’); CallStack Background Thread Task Queue Event Loop setTimeout1 setTimeout2 setTimeout2
- 25. CallStack Background Thread Task Queue Event Loop setTimeout1 setTimeout2 console.log(‘script start’); setTimeout(( )=> console.log(“setTimeout 1’’),0); const isType = (value,type) => typeof value === type; const isNumber= (num) => isType(num, ‘number’) const number = isNumber(3) console.log(number) setTimeout(( )=> console.log(“setTimeout 2’’),0); console.log(‘script stop’) console
- 26. CallStack Background Thread Task Queue Event Loop setTimeout1 setTimeout2 setTimeout1 setTimeout2 console.log(‘script start’); setTimeout(( )=> console.log(“setTimeout 1’’),0); const isType = (value,type) => typeof value === type; const isNumber= (num) => isType(num, ‘number’); const number = isNumber(3); console.log(number); setTimeout(( )=> console.log(“setTimeout 2’’),0); console.log(‘script stop’); setTimeout1
- 27. CallStack Background Thread Task Queue Event Loop setTimeout2 console.log(‘script start’); setTimeout(( )=> console.log(“setTimeout 1’’),0); const isType = (value,type) => typeof value === type; const isNumber= (num) => isType(num, ‘number’); const number = isNumber(3); console.log(number); setTimeout(( )=> console.log(“setTimeout 2’’),0); console.log(‘script stop’); setTimeout2
- 28. Task Queue ● Macro Task - São processadas pelo Event Loop ● Micro Task - são programadas para executar após a execução principal do código
- 29. CallStack Background Thread Task Queue / MacroTask MicroTask Event Loop console.log(‘script start’); setTimeout( function ( ) { console.log(“setTimeout 1’’); },0); Promise.resolve( ).then( function ( ) { console.log(‘promise 1’); }).then( function ( ) { console.log(‘promise 2’); }) console.log(‘script stop’); console
- 30. CallStack Background Thread Task Queue / MacroTask MicroTask Event Loop setTimeout console.log(‘script start’); setTimeout( function ( ) { console.log(“setTimeout 1’’); },0); Promise.resolve( ).then( function ( ) { console.log(‘promise 1’); }).then( function ( ) { console.log(‘promise 2’); }) console.log(‘script stop’); setTimeout
- 31. CallStack Background Thread Task Queue / MacroTask MicroTask Event Loop setTimeout Promise console.log(‘script start’); setTimeout( function ( ) { console.log(“setTimeout 1’’); },0); Promise.resolve( ).then( function ( ) { console.log(‘promise 1’); }).then( function ( ) { console.log(‘promise 2’); }) console.log(‘script stop’); Promise
- 32. CallStack Background Thread Task Queue / MacroTask MicroTask Event Loop setTimeout Promise then Promise then console.log(‘script start’); setTimeout( function ( ) { console.log(“setTimeout 1’’); },0); Promise.resolve( ).then( function ( ) { console.log(‘promise 1’); }).then( function ( ) { console.log(‘promise 2’); }) console.log(‘script stop’); console
- 33. CallStack Background Thread Task Queue / MacroTask MicroTask Event Loop setTimeout Promise then console.log(‘script start’); setTimeout( function ( ) { console.log(“setTimeout 1’’); },0); Promise.resolve( ).then( function ( ) { console.log(‘promise 1’); }).then( function ( ) { console.log(‘promise 2’); }) console.log(‘script stop’); Promise then Promise then
- 34. CallStack Background Thread Task Queue / MacroTask MicroTask Event Loop setTimeout Promise then console.log(‘script start’); setTimeout( function ( ) { console.log(“setTimeout 1’’); },0); Promise.resolve( ).then( function ( ) { console.log(‘promise 1’); }).then( function ( ) { console.log(‘promise 2’); }) console.log(‘script stop’); Promise then
- 35. CallStack Background Thread Task Queue / MacroTask MicroTask Event Loop setTimeout setTimeout console.log(‘script start’); setTimeout( function ( ) { console.log(“setTimeout 1’’); },0); Promise.resolve( ).then( function ( ) { console.log(‘promise 1’); }).then( function ( ) { console.log(‘promise 2’); }) console.log(‘script stop’); setTimeout
- 36. Não Bloqueie o Event Loop ATT> NODE.js
- 37. V8
- 38. V8 ● Projeto Open-source desenvolvida pela Google, para interpretar código javascript super performático, escrito em C++ utilizado pelo google Chrome, Node.js e afins.
- 39. V8 ● O javascript possui pouca informação sobre quais são os tipos dos valores na sua aplicação, sendo que eles podem mudar em tempo de execução ● Tipagem dinâmica pode ser um dos principais recursos da linguagem, mas também é um dos principais motivos pelos quais muitas vezes executa mais lento que linguagens estaticamente tipadas
- 41. V8 - Classes Ocultas ● Uma das formas para minimizar esse problema é utilizando as classes ocultas
- 42. function person (name, age ) { //Criando classe oculta A this.name = name; //Criando classe oculta B this.age = age; } //Utilizando classe oculta B const developer = person(‘developer’, 15); //Utilizando classe oculta B const conference = person(‘conference’, 15); //Criando e Utilizando classe oculta C developer.linguagem = “javascript”; Person Object Initial Hidden Class P0
- 43. function person (name, age ) { //Criando classe oculta A this.name = name; //Criando classe oculta B this.age = age; } //Utilizando classe oculta B const developer = person(‘developer’, 15); //Utilizando classe oculta B const conference = person(‘conference’, 15); //Criando e Utilizando classe oculta C developer.linguagem = “javascript”; Person Object Initial Hidden Class P0 Initial Hidden Class PA
- 44. Person Object Initial Hidden Class PA Initial Hidden Class PB Initial Hidden Class P0 function person (name, age ) { //Criando classe oculta A this.name = name; //Criando classe oculta B this.age = age; } //Utilizando classe oculta B const developer = person(‘developer’, 15); //Utilizando classe oculta B const conference = person(‘conference’, 15); //Criando e Utilizando classe oculta C developer.linguagem = “javascript”;
- 45. function person (name, age ) { //Criando classe oculta A this.name = name; //Criando classe oculta B this.age = age; } //Utilizando classe oculta B const developer = person(‘developer’, 15); //Utilizando classe oculta B const conference = person(‘conference’, 15); //Criando e Utilizando classe oculta C developer.linguagem = “javascript”; Person Object Initial Hidden Class PA Initial Hidden Class PB Initial Hidden Class P0
- 46. function person (name, age ) { //Criando classe oculta A this.name = name; //Criando classe oculta B this.age = age; } //Utilizando classe oculta B const developer = person(‘developer’, 15); //Utilizando classe oculta B const conference = person(‘conference’, 15); //Criando e Utilizando classe oculta C developer.linguagem = “javascript”; Person Object Initial Hidden Class PA Initial Hidden Class PB Initial Hidden Class P0
- 47. function person (name, age ) { //Criando classe oculta A this.name = name; //Criando classe oculta B this.age = age; } //Utilizando classe oculta B const developer = person(‘developer’, 15); //Utilizando classe oculta B const conference = person(‘conference’, 15); //Criando e Utilizando classe oculta C developer.linguagem = “javascript”; Person Object Initial Hidden Class PB Initial Hidden Class PC Initial Hidden Class PA Initial Hidden Class P0
- 48. Quanto mais previsíveis são os objetos menos classes ocultas serão criadas Daniel Clifford Manager and Tech Lead V8 Team, Google Chrome
- 49. V8 - Dynamic Machine Code Generation ● Compilador Completo ○ Inline Cache ● Compilador Otimizado
- 50. V8 - Dynamic Code Generation http://v8-io12.appspot.com/#68
- 51. Pipeline V8
- 52. Pipeline de compilação (2010) Full- Codegen Código Não Otimizado Crankshaft Código otimizado Parser AST JavaScript OtimizaçãoBaseline Referência: TurboFan: A new code generation architecture for V8
- 53. V8 - Turbofan
- 54. TurboFan ● Iniciado em 2013 ● Feito para otimizar as novas features do ES6 ● Otimização mais sustentável e extensível para todas as arquiteturas ● O Turbofan adicionou uma fase explícita de compilação de seleção de instruções que permite escrever muito menos codigo específico para cada arquitetura
- 55. Full- Codegen Código Não otimizado Crankshaft Código otimizado TurboFan Parser AST JavaScript OtimizaçãoBaseline Referência: TurboFan: A new code generation architecture for V8 Pipeline de compilação (2014)
- 56. V8 - Ignition
- 57. V8 - Ignition ● Redução do consumo de memória dos dispositivos móveis com 512mb-1g ram ● Redução de memória ● Redução do overhead do parse ● Código 8x menor que o do Full-Codegen ● Utiliza o Back-end do Turbofan
- 58. Junção do Ignition + Turbofan ● TurboFan e Ignition são utilizados na versão 5.9 do V8 ● Menor consumo de memória ● Preocupação em otimizar códigos (BlueBird, Babel e etc) ● 20-35% mais rápido pelo Speedometer ● No Node.js 10%+ performance
- 59. Ignition Bytecode Código otimizado TurboFan Parser AST JavaScript OtimizaçãoInterpretador Referência: TurboFan: A new code generation architecture for V8 Pipeline de compilação (2017)
- 60. API’s Nodejs
- 61. MUITO O que fazer quando a aplicação necessita de processamento ou bloqueia o Event Loop ?
- 62. Child Process ● Node foi desenvolvimento para processos que necessitam de muito I/O ● Pode ajudar a externalizar o uso intensivo de CPU da sua single Thread do Node.js
- 63. Child Process ● Deixa o event Loop do processo pai mais limpo ● Cria um processo filho, ouve e controla ● Exec() e Spawn() ○ Exec executa em buffer ○ Spawn cria um novo processo e retorna uma interface de stream pelo I/O
- 64. Não bloqueie o event loop, crie um Child Process V8
- 65. MÚLTIPLOS NÚCLEOS Possuo um processador porém o node.js utiliza apenas uma única Thread
- 66. ● Uma única instância do node é executada numa single Thread ● Uma das vantagens de ter um processador de múltiplos núcleos é que às vezes ele pode ser executado em clusters ● O Node.js se encarrega de executar e balancear a carga para cada processo Cluster
- 69. Conclusão
- 71. Obrigado xD
- 72. Referências Estrutura interna Node.js - https://nodejs.org/en/docs/meta/topics/dependencies/ Libuv - http://docs.libuv.org/en/v1.x/design.html Event Loop - http://latentflip.com/loupe/ - https://jakearchibald.com/2015/tasks-microtasks-queues-and-schedules/ - https://blog.risingstack.com/node-js-at-scale-understanding-node-js-event-loop/ - https://nodejs.org/en/docs/guides/event-loop-timers-and-nexttick/ - http://walde.co/2016/11/27/node-js-o-que-e-esse-event-loop-afinal/ - https://www.youtube.com/watch?v=8aGhZQkoFbQ - https://www.youtube.com/watch?v=va8-xdxTywU
- 73. Referências V8 - https://www.html5rocks.com/en/tutorials/speed/v8/ - http://developers.scup.com/otimizando-seu-javascript-no-v8-node-js/ - https://github.com/v8/v8/wiki/Design%20Elements - https://www.youtube.com/watch?v=UJPdhx5zTaw - Turbofan - https://www.youtube.com/watch?v=M1FBosB5tjM Child Process - https://nodejs.org/api/child_process.html Cluster - https://nodejs.org/api/cluster.html - http://rowanmanning.com/posts/node-cluster-and-express/
- 74. Centro Av. Presidente Wilson, 231 - 29º andar (21) 2240-2030 Cidade Monções Av. Nações Unidas, 11.541 - 3º andar (11) 4119-0449 Savassi Av. Getúlio Vargas, 671 Sala 800 - 8º andar (31) 3360-8900 www.concrete.com.br Centro Av. Presidente Wilson, 231 - 29º andar (21) 2240-2030 Cidade Monções Av. Nações Unidas, 11.541 - 3º andar (11) 4119-0449 Savassi Av. Getúlio Vargas, 671 Sala 800 - 8º andar (31) 3360-8900 www.concrete.com.br