„Node.js“ nuo pagrindinių koncepcijų iki pažengusio serverio valdymo

Pagrindinis » Pitonas » „Node.js“ nuo pagrindinių koncepcijų iki pažengusio serverio valdymo

„Node.js“ tapo viena iš pagrindinių įrankių kuriant modernias serverio sistemas, API ir realaus laiko programas., paversdama „JavaScript“ tikrai visaverte kalba, kurią galite naudoti tiek kliento, tiek serverio sistemose. Jei jau rašote „JavaScript“ naršyklėje, išmokę „Node.js“ galėsite pakartotinai panaudoti šias žinias kurdami bet ką – nuo ​​paprastų scenarijų iki didelio masto paskirstytų sistemų, nekeičiant kalbų.

Šis išsamus vadovas supažindins jus su pačiais „Node.js“ pagrindais, diegimu, pagrindinėmis koncepcijomis, paprastais serveriais ir API bei sudėtingesnėmis temomis, tokiomis kaip darbuotojų gijos, klasterizavimas, saugumas, registravimas ir diegimas.Idėja yra ta, kad galite tai suprasti kaip veiksmų planą: suprasite, kaip „Node.js“ veikia iš esmės, kaip kurti realias paslaugas ir kaip jas perkelti į gamybinę aplinką, užtikrinant gerą našumą ir patikimumą.

Kas yra „Node.js“ ir kodėl jums tai turėtų rūpėti

„Node.js“ yra atvirojo kodo, kelių platformų „JavaScript“ vykdymo aplinka, veikianti V8 variklyje už naršyklės ribų.Paprastai tariant, tai aplinka, leidžianti vykdyti „JavaScript“ tiesiogiai operacinėje sistemoje, o ne tik tinklalapyje. „Node“ turi „Google Chrome V8“ variklį ir turtingą standartinę biblioteką, kad galėtumėte bendrauti su failų sistema, tinklu, operacine sistema ir kitais elementais.

Pagrindinis „Node.js“ bruožas yra įvykių valdomas, neblokuojantis įvesties/išvesties modelis.Užuot kiekvienai gaunamai užklausai sukūrusi naują giją, „Node.js“ programa paprastai veikia viename pagrindiniame procese ir naudoja asinchronines operacijas. Kai „Node“ atlieka įvesties/išvesties užduotis, pvz., skaitymą iš disko, užklausų teikimą duomenų bazėje arba išorinės API iškvietimą, jis nestovi vietoje laukdamas atsakymo; jis registruoja grįžtamąjį iškvietimą ir toliau tvarko kitus darbus. Kai įvestis/išvestis baigiama, grįžtamasis iškvietimas įtraukiamas į eilę ir apdorojamas įvykių ciklo.

Šis dizainas leidžia vienam „Node.js“ serveriui apdoroti tūkstančius vienu metu vykstančių jungčių, naudojant santykinai mažai išteklių., be gijų sinchronizavimo sudėtingumo ir bendros atminties klaidų, būdingų daugiagijai architektūrai. Kadangi blokavimo operacijos daugumoje „Node“ bibliotekų yra išimtis, o ne taisyklė, jis ypač gerai tinka didelio našumo tinklo programoms ir realaus laiko sistemoms.

Dar vienas didžiulis privalumas yra tas, kad „Node.js“ leidžia front-end kūrėjams pakartotinai panaudoti savo „JavaScript“ įgūdžius backend sistemoje.Užuot mokydamiesi visiškai kitos kalbos serverio pusės logikai, galite kurti pilnavertes programas su viena kalba visame steke. Tai pagreitina diegimą ir supaprastina bendradarbiavimą tarp priekinės ir vidinės sistemų komandų.

„Node.js“ taip pat linkęs greitai pritaikyti naujas ECMAScript funkcijas.Kadangi jūs kontroliuojate vykdymo laiko versiją savo serveryje, jums nereikia laukti, kol vartotojai atnaujins savo naršykles. Norite naudoti naujausią „JavaScript“ sintaksę arba eksperimentines API? Paprastai tai galite padaryti įdiegdami arba perjungdami į naujesnę „Node.js“ versiją ir, kai reikia, įgalindami žymas paleidžiant.

Kodėl „Node.js“ svarbus šiuolaikiniame programavimo procese

Nuo išleidimo 2009 m. „Node.js“ iš įdomaus eksperimento tapo pagrindiniu žiniatinklio ir debesijos infrastruktūros elementu.Šiandien ji valdo viską – nuo ​​mažyčių komandinės eilutės įrankių iki didžiulių API, skirtų socialiniams tinklams, SaaS produktams, srautinio perdavimo platformoms ir bendradarbiavimo įrankiams.

Dabartiniuose rinkiniuose „Node.js“ ypač gerai tinka mikropaslaugoms, serverių neturinčioms funkcijoms, periferiniams skaičiavimams ir realaus laiko patirčiai.Mažos, tikslinės paslaugos, parašytos „Node“, gali būti savarankiškai plečiamos ir puikiai sąveikauti su konteinerių organizavimo įrankiais, tokiais kaip „Kubernetes“. Panašiai debesijos paslaugų teikėjai savo FaaS (funkcijų kaip paslaugos) pasiūlymuose labai palaiko „Node“ vykdymo aplinkas, todėl jos natūraliai tinka įvykiais pagrįstoms architektūroms.

Realaus laiko programos, tokios kaip pokalbių sistemos, kelių žaidėjų žaidimai ar bendradarbiaujantys redaktoriai, naudojasi „Node.js“ įvykių valdomu pobūdžiu.Daugelio atvirų ryšių palaikymas dažnais mažais pranešimais yra būtent toks darbo krūvis, kurį „Node“ efektyviai tvarko, dažnai derinamas su „WebSockets“ arba bibliotekomis, tokiomis kaip „Socket.IO“.

„Node.js“ ekosistema yra dar vienas didelis privalumasNaudodamiesi „Node Package Manager“ (NPM), galite pasiekti daugiau nei milijoną paketų, siūlančių viską – nuo ​​HTTP sistemų ir ORM iki testavimo bibliotekų, stebėjimo integracijų ir kūrimo įrankių. Ši didžiulė ekosistema kartu su stipria bendruomenės ir įmonės parama per „OpenJS Foundation“ padeda išlaikyti „Node.js“ aktualų ir nuolat tobulėjantį.

Net ir atsiradus naujesnėms vykdymo aplinkoms, tokioms kaip „Deno“, „Node.js“ išlieka dominuojanti daugelyje įmonių., daugiausia dėl brandžių įrankių, išbandytų bibliotekų ir didžiulio kiekio esamo gamybinio kodo. Jei norite praktinių, pritaikomų įgūdžių darbui su serveriu, „Node.js“ vis dar yra labai patikimas pasirinkimas.

„Node.js“ prielaidos ir mokymosi kelias

Prieš gilindamiesi į „Node.js“, turėtumėte būti susipažinę su pagrindinėmis „JavaScript“ koncepcijomis.Tai apima kintamuosius, funkcijas, objektus, masyvus ir ypač asinchroninius šablonus, tokius kaip grįžtamosios iškvietos, pažadai ir asinchroninis/laukimas. „Node“ labai remiasi asinchroniniu kodu, todėl labai svarbu suprasti, kaip vyksta vykdymas, kai operacijos nebaigiamos iš karto.

Taip pat naudinga žinoti HTML ir CSS pagrindus, jei planuojate kurti pilno steko žiniatinklio programas.Nors „Node“ tvarko vidinės dalies logiką, dažnai naršyklei pateiksite HTML, CSS ir „JavaScript“ failus arba rodysite naudodami šablonus arba vidinės dalies sistemas.

Pažintis su komandine eilute ir tokiais įrankiais kaip „Git“ leidžia daug sklandžiau dirbti su „Node“ projektais.Priklausomybių diegimas, scenarijų vykdymas, aplinkos kintamųjų nustatymas ir programų diegimas dažnai atliekamas naudojant terminalo komandas, todėl patogiai veikiant apvalkalo aplinkoje išvengsite daug nusivylimo.

Geras mokymosi kelias paprastai prasideda nuo „Node.js“ įdiegimo, vykdymo laiko ir įvykių ciklo supratimo bei mažo HTTP serverio rašymo.Nuo tada pereinama prie pagrindinių modulių (failų sistemos, OS, HTTP) naudojimo, mažų API kūrimo, palaipsniui pridedant tokias sistemas kaip „Express“, integruojant duomenų bazes ir galiausiai sprendžiant gamybos problemas, tokias kaip saugumas, registravimas, stebėjimas ir diegimo strategijos.

Daugelyje mokymo programų ir akademijų „Node.js“ yra pagrindinis jų vidinės arba pilnos apimties mokymo programų ramstis.Paprastai jie pradeda nuo pagrindinių dalykų ir pereina prie sudėtingesnių naudojimo atvejų, tokių kaip keičiamo mastelio API, autentifikavimas, našumo derinimas ir debesijos pagrindu veikiantys diegimai, dažnai naudodami projektais pagrįstą mokymąsi, kad galėtumėte kurti tikras programas.

„Node.js“ diegimas ir valdymas

„Node.js“ įdiegimas jūsų kompiuteryje yra paprastas: galite jį atsisiųsti tiesiai iš oficialios svetainės arba naudoti versijų tvarkyklę.Oficialūs atsisiuntimai galimi „Windows“, „macOS“ ir „Linux“ sistemoms, ir paprastai matysite dvi pagrindines parinktis: LTS (ilgalaikį palaikymą) ir dabartinę arba „naujausią“ leidimo versiją.

Daugumai kūrėjų LTS versija yra protingas numatytasis pasirinkimas, ypač gamybiniam darbui.LTS versijos ilgesnį laiką gauna klaidų taisymus ir saugumo atnaujinimus, todėl jos yra stabilios ir nuspėjamos. Atsisiuntus diegimo programa padės jums atlikti veiksmus, ir po kelių minučių būsite pasiruošę paleisti „JavaScript“ iš savo terminalo.

Įdiegę galite patikrinti versijas ir įsitikinti, kad viskas veikia.Atidarykite terminalą ir paleiskite kažką panašaus node -v bei npm -vAbi komandos turėtų atspausdinti versijos numerį; jei taip, viskas nustatyta.

Jei dirbate su keliais projektais, kuriems keliami skirtingi „Node“ reikalavimai, versijų tvarkyklės naudojimas yra beveik privalomas.Tokie įrankiai kaip „nvm“ (skirti „macOS“ ir „Linux“), „nvm-windows“ arba „Volta“ leidžia įdiegti ir perjungti „Node“ versijas naudojant paprastas komandas. Pavyzdžiui, naudodami „nvm“ galite paleisti nvm install 20 po nvm use 20 pereiti prie konkrečios pagrindinės versijos neliečiant kitų projektų.

Laikui bėgant, aktyvi „Node.js“ LTS versija keičiasi, tačiau darbo eiga išlieka panaši.: įdiekite vykdymo aplinką, patikrinkite savo įrankius ir, kai reikia, atnaujinkite naudodami pasirinktą versijų tvarkyklę, kad galėtumėte pasinaudoti naujesnėmis ECMAScript funkcijomis ir vykdymo aplinkos patobulinimais.

Pagrindinė architektūra: vykdymo laikas, įvykių ciklas ir įvestis/išvestis

„Node.js“ nėra kalba ar sistema; tai aplinka, kuri sujungia V8 „JavaScript“ variklį su sistemos lygio galimybėmis.V8 vykdo jūsų „JavaScript“, o „Node“ pateikia API paviršių, kuris leidžia jūsų kodui dirbti su failų sistema, tinklo lizdais, antriniais procesais, kriptografija, srautais ir kita.

Įmontuotas fs modulis, pavyzdžiui, leidžia skaityti ir rašyti failus, tikrinti katalogus ir manipuliuoti keliaisGalite įdiegti registratorius, importavimo / eksportavimo įrankius, užrašų darymo programas arba vidines funkcijas, kurios saugo duomenis diske, naudodami „JavaScript“. Operacijos paprastai galimos tiek sinchroniniu, tiek asinchroniniu būdu, tačiau daugumoje serverio programų pageidaujamas pasirinkimas yra asinchroninis variantas.

Tinklo galimybės prieinamos per pagrindinius modulius, tokius kaip http, https ir žemesnio lygio lizdų APIVos keliomis kodo eilutėmis galite paleisti HTTP serverį, atsakyti į užklausas, perduoti srautą pagal tarpinį serverį arba kurti mažus, pritaikytus serverius, kurie kalba kitais protokolais. Šis žemo lygio valdymas yra galingas, nors daugelis kūrėjų galiausiai jį įtraukia į tokias sistemas kaip „Express“ ar „Fastify“.

„Node.js“ taip pat apima tokius modulius kaip os sąveikai su operacine sistemaGalite gauti informaciją apie procesoriaus branduolius, atmintį, veikimo laiką ir platformos detales, o tai ypač naudinga diagnostikai, sveikatos patikrinimams, stebėjimo agentams arba CLI programoms, kurioms reikia prisitaikyti prie savo aplinkos.

Po gaubtu „Node.js“ išskirtinumą slepia įvykių ciklas.Įvykių ciklas yra pagrindinis mechanizmas, kuris nuolat tikrina laukiančius atgalinius iškvietimus, laikmačius, atliktas įvesties / išvesties operacijas ir kitas eilėje esančias užduotis, o tada jas vykdo skirtingais etapais. Laikmačiai suplanuoti su setTimeout bei setInterval veikia vienoje fazėje, daug įvesties/išvesties atgalinių iškvietimų veikia kitoje, o funkcijos užregistruotos su setImmediate taip pat turi savo fazę. Ši orkestracija stebuklingai nepaspartina kodo, tačiau leidžia efektyviai lygiagrečiai dirbti neblokuojant pagrindinio srauto, kai tik pasikliaujate asinchroninėmis API.

Kita svarbi sąvoka yra skirtumas tarp blokuojančių ir neblokuojančių operacijų.Kai iškviečiate sinchroninį metodą, pvz. fs.readFileSync, visas procesas sustabdomas, kol duomenys nuskaitomi iš disko. Priešingai, asinchroninis fs.readFile pradeda operaciją ir nedelsdamas grąžina, o jūsų grįžtamasis iškvietimas arba pažadas įvykdomas vėliau, kai gaunami duomenys. Didelio našumo serveriuose neblokuojančių įvesties / išvesties naudojimas yra labai svarbus norint, kad įvykių ciklas būtų reaguojantis.

Moduliai, paketai ir „Node.js“ ekosistema

„Node.js“ skatina kodą suskaidyti į mažesnius, pakartotinai naudojamus moduliusŠie moduliai gali būti integruoti (pvz., fs, path, crypto), vartotojo apibrėžtus failus jūsų projekte arba trečiųjų šalių priklausomybes, įdiegtas iš NPM. „Modern Node“ palaiko tiek „CommonJS“ (require/module.exports) ir vietiniai ES moduliai (import/export), o ES moduliai dabar laikomi standartiniu metodu daugelyje naujų projektų.

„Node Package Manager“ (NPM) yra šios modulinės ekosistemos pagrindas.Naudodami kelias komandas galite inicijuoti projektą, pridėti priklausomybes, jas atnaujinti arba pašalinti. Tokios priemonės kaip „Yarn“ ir „pnpm“ siūlo alternatyvius darbo eigą, orientuotą į greitį, patikimumą ir disko vietos efektyvumą, tačiau jos visos sukasi apie tą pačią pagrindinę idėją: jūsų projektas deklaruoja savo priklausomybes package.json, o paketų tvarkyklė juos užrakina ir įdiegia.

Jūsų package.json failas yra daugiau nei tik priklausomybių sąrašasJame aprašomas jūsų projekto pavadinimas, scenarijai, įėjimo taškai ir aplinkos. Tokie laukai kaip dependencies bei devDependencies atskirti paketus, reikalingus vykdymo metu, nuo tų, kurie reikalingi tik kūrimo užduotims (testavimui, lintavimui, kompiliavimui). scripts skyriuje galite apibrėžti pasirinktines komandas, kurias galima vykdyti su npm run, supaprastinant tokias užduotis kaip serverio paleidimas, testų vykdymas ar išteklių kūrimas.

Dėl „Mazgo“ ekosistemos turtingumo beveik visada galite rasti biblioteką problemai išspręsti., nesvarbu, ar tai būtų autentifikavimo tvarkymas, konkrečios duomenų bazės integravimas, API dokumentacijos generavimas ar kodo instrumentavimas metrikomis. Nors tai yra galinga funkcija, tai taip pat reiškia, kad turėtumėte atidžiai pasirinkti priklausomybes ir jas atnaujinti, kad sumažintumėte saugumo riziką.

Pirmojo HTTP serverio kūrimas naudojant Node.js

Klasikinis būdas susipažinti su „Node.js“ yra sukurti mažą HTTP serverį, kuris atsakytų paprastu pranešimu.Naudojant integruotą http modulyje sukuriate serverio egzempliorių, pridedate užklausų tvarkyklę ir nurodote jai klausytis konkretaus prievado ir pagrindinio kompiuterio.

Užklausų tvarkyklės grįžtamojo ryšio metu „Node“ pateikia du pagrindinius objektus: užklausą ir atsakymą.Užklausos objektas (request) apima informaciją apie tai, ko prašo klientas – URL, HTTP metodą, antraštes ir pasirinktinai turinį. Atsakymo objektas yra tai, ką naudojate duomenims siųsti atgal, būsenos kodams nustatyti ir antraštėms apibrėžti, pvz. Content-Type.

Paprastai HTTP būsenos kodą, pvz., 200, nustatote kaip sėkmę, kartu su antraštėmis, apibūdinančiomis siunčiamo turinio tipą.Kai įrašysite turinį į atsakymų srautą, iškvieskite res.end() signalizuoja, kad atsakymas baigtas. Navigacija į http://localhost:3000 jūsų naršyklėje (arba naudojant tokią priemonę kaip „curl“) bus rodomas jūsų „Node“ programos pateiktas pranešimas.

Tokio tipo pagrindinio serverio paleidimas taip pat parodo, kaip „Node“ veikia net ir tvarkydamas tinklo srautą.Kiekvienas naujas ryšys suaktyvina atgalinį iškvietimą, tačiau kadangi įvesties/išvesties operacijos nėra blokuojančios, serveris gali efektyviai valdyti kelis atvirus ryšius, nereikalaudamas atskiro gijos kiekvienai užklausai.

Jei pageidaujate modernios „JavaScript“ sintaksės, galite rašyti savo serverį naudodami ES modulius, o ne „CommonJS“.Tokiu atveju paprastai nustatysite "type": "module" į jūsų package.json arba naudokite .mjs failo plėtinį, o tada naudokite import teiginiai jūsų failų viršuje.

Praktinis pavyzdys: paprasta „Notes“ REST API be karkasų

Kai jau būsite patenkinti „Hello World“ serveriu, puikus kitas žingsnis yra sukurti minimalią REST API, naudojant tik pagrindinius „Node“ modulius.Klasikinis mini projektas yra užrašų darymo API, leidžianti kurti, išvardyti ir ištrinti JSON faile saugomus užrašus. Šiame pratime sužinosite, kaip veikia maršrutizavimas, kaip analizuoti užklausų tekstus ir kaip dirbti su failų sistema, kad būtų užtikrintas duomenų išsaugojimas.

Jūsų projektą gali sudaryti tik du failai: vienas JSON failas duomenims saugoti ir vienas „JavaScript“ failas serverio logikaiJSON failas prasideda kaip tuščias masyvas, kuriame nėra jokių užrašų. Serverio scenarijus importuoja http tvarkyti prašymus, fs bei path duomenims skaityti ir rašyti, ir URL analizatorių, skirtą keliams ir parametrams išgauti.

Galite įdiegti pagalbines funkcijas, kurios asinchroniškai nuskaito JSON failą ir grąžina išanalizuotą užrašų masyvą, ir kitą, kuri įrašo atnaujintą sąrašą atgal į diską.Įtraukus juos į pažadus (arba naudojant async/await), srautas išlieka valdomas, tuo pačiu užtikrinant, kad sinchroninės failų operacijos neužblokuotų įvykių ciklo.

Kadangi nesiremiate tarpine programine įranga iš sistemos, gaunamos užklausos turinį analizuosite rankiniu būdu.Tai reiškia, kad reikia užsiprenumeruoti data įvykis užklausos sraute, sujungiant fragmentus į eilutę ir tada analizuojant jį kaip JSON, kai tik end Įvykis suveikia. Jei analizė nepavyksta, grąžinamas klaidos atsakas, nurodantis negaliojantį JSON.

Pagrindinis serverio atgalinis iškvietimas gali būti nukreiptas pagal HTTP metodą ir kelią. Pavyzdžiui, a GET prašymas /notes grąžina visų užrašų sąrašą, POST į /notes prideda naują užrašą (priskirdamas paprastą unikalų ID, galbūt naudodamas Date.now()) Ir DELETE į /notes/:id pašalina užrašą su tuo ID, jei toks yra. Kiekviena šaka nustato būsenos kodus, antraštes ir tekstą pagal poreikį, o nežinomas kelias sukelia 404 atsakymą.

Norėdami išbandyti šią API, galite naudoti „curl“ arba REST klientą, pvz., „Postman“.Užrašų kūrimas, jų sąrašų sudarymas ir ištrynimas suteiks jums praktinį pojūtį, kaip HTTP veiksmažodžiai siejami su CRUD operacijomis. Baigę šį projektą, turėsite tvirtą mentalinį modelį, ką veikia tokios sistemos kaip „Express“, todėl jausitės daug užtikrinčiau, kai pradėsite remtis šiomis abstrakcijomis.

Karkasai: „Express“, „Fastify“, „NestJS“ ir kiti

Nors serverių kūrimas nuo nulio yra mokomasis, dauguma gamybinių „Node.js“ programų naudoja sistemas, kad paspartintų kūrimą ir užtikrintų struktūros laikymąsi.„Express.js“ yra klasikinis pasirinkimas: minimalistinė, lanksti sistema, kuri prie „Node“ branduolio prideda maršrutizavimą, tarpinę programinę įrangą ir švaresnę API. http modulis.

„Express“ pristato tarpinės programinės įrangos funkcijų, kurios apdoroja užklausas sraute, koncepciją.Programos lygio tarpinė programinė įranga taikoma visiems maršrutams, maršrutizatoriaus lygio tarpinė programinė įranga yra prijungta prie konkrečių maršrutų grupių, o klaidų tvarkymo tarpinė programinė įranga aptinka ir formatuoja klaidas. Taip pat gausite integruotus pagalbininkus, tokius kaip express.json() JSON kūnų analizei ir didžiulei trečiųjų šalių tarpinės programinės įrangos ekosistemai tokioms užduotims kaip autentifikavimas, registravimas, greičio ribojimas, failų įkėlimas ir kt.

Nepaisant populiarumo, „Express“ nėra vienintelis žaidimas miesteTokios sistemos kaip „Fastify“ daugiausia dėmesio skiria neapdorotam našumui ir moderniam asinchroniniam / laukimo principu pagrįstam dizainui, užtikrinančiam didesnį našumą, tačiau išliekantį pažįstamą. „NestJS“ taiko labiau subjektyvų, „Angular“ įkvėptą požiūrį su dekoratoriais, priklausomybių injekcija ir „TypeScript“ pagal numatytuosius nustatymus, todėl ji patraukli dideliems, įmonės lygio projektams, kuriems reikalingos griežtos architektūros gairės.

Pasirinkimas tarp šių sistemų priklauso nuo jūsų poreikių ir pageidavimų„Express“ yra pritaikyta pradedantiesiems ir plačiai dokumentuota, „Fastify“ puikiai tinka, jei jums rūpi kiekvienas našumo elementas, o „NestJS“ sužiba, kai reikia struktūros ir lengvo priežiūros didelėse kodų bazėse. Geros žinios yra tai, kad visos jos paremtos tais pačiais „Node.js“ pagrindais, kuriuos jau išmokote.

Kad ir kokį karkasą pasirinktumėte, pagrindinio „Node“ modelio supratimas atsiperka.Tai padeda derinti sudėtingas našumo problemas, samprotauti apie lygiagretumą ir išvengti anti-šablonų, kurie gali tyliai sumažinti jūsų programos reagavimą esant apkrovai.

Srautai, buferiai ir efektyvus duomenų tvarkymas

Kai jūsų programai reikia dirbti su dideliais duomenų kiekiais, „Node.js“ srautai yra jūsų geriausias draugas.Užuot įkėlus visą failą ar atsakymą į atmintį iš karto, srautai leidžia apdoroti duomenis po vieną, kai tik jie tampa prieinami, o tai sumažina atminties naudojimą ir delsą.

Mazgas apibrėžia kelis srautų tipus: skaitomus srautus, rašomus srautus, dvipusius srautus ir transformuojamus srautusSkaitomi srautai, pvz., failų skaitymas arba gaunamos HTTP užklausos, teikia duomenų fragmentus, kuriuos galite sunaudoti. Rašomi srautai, pvz., failų įrašymas arba HTTP atsakymai, priima jūsų siunčiamus duomenis. Dvipusiai srautai gali ir skaityti, ir rašyti, o transformavimo srautai priima įvestį, ją modifikuoja ir išveda nauja forma, o tai ypač naudinga duomenų glaudinimo, šifravimo ar transformavimo srautams.

Buferiai yra dar viena pagrindinė sąvoka, vaizduojanti neapdorotus dvejetainius duomenis.Kai „Node“ sąveikauja su dvejetainiais srautais (failais, lizdais ir kt.), jis naudoja buferius baitų dalims laikyti. Galite tiesiogiai manipuliuoti šiais buferiais arba konvertuoti juos į eilutes ir iš jų pagal poreikį, o tai labai svarbu dirbant su dvejetainiais protokolais, failų formatais ar našumui svarbiomis operacijomis.

Derindami srautus ir buferius, galite kurti vamzdynus, kurie apdoroja didžiulius duomenų rinkinius nepadidindami atminties naudojimo.Pavyzdžiui, vaizdo įrašo failo transliavimas naudojant transformaciją, kuri jį suspaudžia akimirksniu, yra daug lengviau pritaikomas nei viso failo nuskaitymas, transformavimas ir rezultato siuntimas vienu metu.

Šie primityvai tampa ypač svarbūs didelio našumo serveriuose, atvirkštiniuose tarpiniuose serveriuose, medijos vamzdynuose ir bet kurioje sistemoje, kuriai reikia efektyviai perkelti didelius naudingus krovinius.Jie taip pat yra daugelio aukštesnio lygio bibliotekų pagrindas, todėl jų supratimas padeda suprasti, kaip duomenys teka jūsų programose.

Mastelio keitimas: klasterizavimas, darbiniai gijos ir paslaugų architektūros

Nors „Node.js“ „JavaScript“ vykdymui naudoja vieną pagrindinį giją, šiuolaikinėms programoms dažnai reikia pasinaudoti keliais procesoriaus branduoliais.Kad būtų galima plėstis tarp branduolių, „Node“ teikia tokius mechanizmus kaip klasterizavimas ir darbiniai gijos, kurių kiekvienas pritaikytas skirtingų tipų darbo krūviams.

Klasterio modulis leidžia sukurti kelis „Node.js“ procesus, kurie naudoja tą patį serverio prievadą.Pagrindinis procesas paskirsto gaunamus ryšius tarp darbinių procesų, leisdamas efektyviai panaudoti visus laisvus CPU branduolius srautui, kurio metu daug įvesties ir išvesties duomenų, apdoroti. Tai idealiai tinka HTTP API be būsenos, kur kiekvienas procesas gali apdoroti užklausas nepriklausomai.

Kita vertus, darbiniai gijos užtikrina tikrą daugiasriegiškumą viename „Node.js“ procese.Jie specialiai sukurti užduotims, apkraunančioms procesorių, tokioms kaip vaizdų apdorojimas, sudėtingi skaičiavimai, duomenų glaudinimas, maišymas ar šifravimas. Tokio darbo perkėlimas į darbinius gijas neleidžia šiems skaičiavimams užblokuoti įvykių ciklo ir užtikrina, kad jūsų programa reaguotų greitai.

Vaikiniai procesai papildo šiuos įrankius, leisdami vykdyti išorines komandas arba atskirus „Node“ scenarijus.Galite juos naudoti sistemos priemonėms vykdyti, kūrimo veiksmams koordinuoti arba nepatikimiems darbo krūviams izoliuoti. Tačiau kadangi vykdant apvalkalo komandas gali kilti saugumo rizika, turite atidžiai patikrinti įvestis, kad išvengtumėte komandų įterpimo pažeidžiamumų.

Aukštesniame lygmenyje jūsų bendra architektūra gali atitikti kelis modelius: monolitines programas, mikropaslaugas arba be serverio veikiančias funkcijas.Monolitas sugrupuoja daugumą funkcijų į vieną kodo bazę ir diegimo vienetą. Mikropaslaugos suskirsto funkcionalumą į mažas, nepriklausomai diegiamas paslaugas, kurios bendrauja tinkle. Serverių neturinčios funkcijos žengia dar toliau, diegdamos atskirus logikos elementus kaip trumpalaikes funkcijas, kurias valdo debesijos platforma. „Node.js“ gerai veikia visais šiais atvejais, tačiau jūsų mastelio keitimo strategija ir įrankiai skirsis priklausomai nuo to, kurią pasirinksite.

Saugumo, registravimo, stebėjimo ir gamybos problemos

Sukurti kažką, kas veiktų jūsų nešiojamajame kompiuteryje, yra viena; visai kas kita – paleisti patikimą ir saugią „Node.js“ paslaugą gamybinėje aplinkoje.Pereinant nuo prototipų kūrimo, reikia spręsti konfigūracijos, geriausios saugumo praktikos, registravimo, stebėjimo ir diegimo strategijų klausimus.

Konfigūracijos valdymas prasideda nuo aplinkos kintamųjų ir dažnai naudoja pagalbininkus, tokius kaip „dotenv“, vietinio kūrimo metu.Nors „dotenv“ patogu įkelti kintamuosius iš failo jūsų kompiuteryje, gamybinėje aplinkoje paprastai geriau pasikliauti platformos slaptų duomenų valdymo sistemomis (pvz., „AWS Secrets Manager“ arba „HashiCorp Vault“), kad būtų galima saugiai saugoti kredencialus ir jautrią konfigūraciją.

Dėl saugumo HTTPS turėtų būti numatytasis, o ne antraeilis sprendimas.Tinkama TLS konfigūracija, patikimi šifravimo rinkiniai ir saugus raktų valdymas yra pagrindiniai reikalavimai. Be to, įvesties patvirtinimas ir valymas yra būtini siekiant užkirsti kelią injekcijos atakoms, o patikimi autentifikavimo ir autorizacijos valdikliai turėtų apsaugoti jautrius galinius taškus.

HTTP sistemose tarpinė programinė įranga, pvz., „Helmet“, gali pagal numatytuosius nustatymus nustatyti pagrįstas saugumo antraštes.Spartą ribojanti tarpinė programinė įranga padeda sumažinti „brute-force“ atakų ir piktnaudžiavimo srautu riziką, o priklausomybės audituojamos naudojant tokias komandas kaip npm audit Pažymėkite žinomus savo paketų pažeidžiamumus, kad galėtumėte juos greitai pataisyti arba atnaujinti.

Paprastas console.log tinka greitam derinimui, tačiau gamybinėms sistemoms naudingas struktūrizuotas registravimasTokios bibliotekos kaip „pino“ ir „winston“ leidžia išvesti žurnalus struktūrizuotais formatais, tokiais kaip JSON, todėl juos lengviau rinkti, filtruoti ir analizuoti naudojant žurnalų valdymo įrankius. Įtraukus užklausų ID, naudotojų ID ir kontekstinę informaciją į žurnalus, labai pagerėja problemų atsekimo galimybės.

Stebėjimas ir stebimumas leidžia suprasti, kaip jūsų „Node.js“ programos veikia realiuoju laikuProcesų tvarkyklės, tokios kaip PM2, padeda užtikrinti programos veikimą, valdyti paleidimą iš naujo ir pateikti pagrindinius rodiklius. Norėdami gauti geresnį matomumą, galite integruoti programų našumo stebėjimo (APM) įrankius, tokius kaip „Datadog“ ar „New Relic“, ir naudoti klaidų stebėjimo platformas, tokias kaip „Sentry“, kad užfiksuotumėte steko pėdsakus ir kontekstą, kai kas nors nutinka ne taip.

Šiuolaikinės komandos vis dažniau naudoja „OpenTelemetry“ standartizuotai metrikai ir paskirstytam sekimuiTai leidžia lengviau sekti vieną užklausą, kai ji teka per kelias paslaugas (dažnai skirtingomis kalbomis), o tai yra labai svarbu derinant sudėtingas mikropaslaugų aplinkas.

Projekto struktūra, testavimas ir diegimas

Augant jūsų „Node.js“ programoms, kodo apgalvotas organizavimas tampa gyvybiškai svarbus.Įprastas modelis yra atskirti valdiklius, maršrutus, modelius, paslaugas ir naudingumo funkcijas į atskirus katalogus, dažnai po pagrindiniu. src aplanką. Taip susijusi logika išlieka sugrupuota, o projektas tampa prieinamesnis naujiems bendradarbiams.

Kodo kokybės įrankiai, tokie kaip „ESLint“ ir „Prettier“, padeda išlaikyti nuoseklų stilių visoje komandoje.„ESLint“ aptinka dažniausiai pasitaikančias klaidas ir taiko taisykles, o „Prettier“ daugiausia dėmesio skiria formatavimui. Jų vykdymas automatiškai – naudojant išankstinio įdiegimo kabliukus arba nuolatinės integracijos sraute – neleidžia stiliaus problemoms tapti blaškymo veiksniu kodo peržiūros metu.

Automatinis testavimas yra neginčijamas rimtiems projektamsTokios sistemos kaip „Jest“ suteikia išsamią testavimo aplinką su teiginiais, maketais, aprėpties ataskaitomis ir stebėjimo režimais. Kitos, tokios kaip „Mocha“ ir „Chai“, siūlo modulines alternatyvas. Vienetų testai, integracijos testai ir, kai tinka, ištisiniai testai suteikia pasitikėjimo, kad pakeitimai netikėtai nesutrikdys esamo veikimo.

Nuolatinės integracijos / nuolatinio teikimo (CI / CD) sistemos, tokios kaip „GitHub Actions“ arba „GitLab CI“, koordinuoja jūsų testavimo ir diegimo darbo eigas.Kiekvienas diegimas gali sukelti diegimo nutraukimus, testus ir kompiliacijas, o sėkmingai juos įdiegus, galima automatiškai diegti bandomojoje arba gamybinėje aplinkoje. Tai sutrumpina grįžtamojo ryšio ciklus ir sumažina žmogiškųjų klaidų skaičių diegimo metu.

Diegimo atveju konteinerizavimas naudojant „Docker“ tapo standartiniu metodu.Supakavus „Node.js“ programą ir jos priklausomybes į atvaizdą, užtikrinamas nuoseklus veikimas įvairiose aplinkose. Šiuos konteinerius galite paleisti tokiose paslaugose kaip „Kubernetes“ orkestravimui ir mastelio keitimui arba diegti juos valdomose konteinerių platformose arba be serverio veikiančiose konteinerių vykdymo aplinkose, atsižvelgiant į jūsų poreikius.

API ir vidinių funkcijų dokumentavimas taip pat yra brandžios „Node.js“ sąrankos dalis.Tokios priemonės kaip „Swagger“ / „OpenAPI“ leidžia aprašyti REST galinius taškus kompiuterio skaitomu formatu, kuris vėliau gali generuoti interaktyvią dokumentaciją ir kliento SDK. Funkcijų ir modulių vidinei dokumentacijai JSDoc stiliaus komentarai padeda jūsų komandai (ir jums ateityje) greitai suprasti, kaip dalys dera tarpusavyje.

Sujungus visas šias praktikas – tvirtą struktūrą, automatizuotą testavimą, patikimą diegimą ir aiškią dokumentaciją – „Node.js“ iš greito scenarijų rašymo įrankio tampa patikimu pagrindu ilgalaikėms, keičiamo dydžio programoms.Turint įvykių valdomą vykdymo aplinkos branduolį, turtingą ekosistemą ir stiprią bendruomenės paramą, „Node.js“ įvaldymas nuo pagrindinių koncepcijų iki pažangių šablonų atveria plačias galimybes šiuolaikinėje programinės įrangos kūrime.