本文内容主要分为两大部分，第一部分是 Node.js 的基础和架构，第二部分是 Node.js 核心模块的实现。
Node.js 基础和架构
- Node.js 的组成
- Node.js 代码架构
- Node.js 事件循环
组成
Node.js 主要由 V8、Libuv 和第三方库组成。
- v8：实现js解析、执行、自定义扩展之类的
- Libuv：跨平台的异步 IO 库，但它提供的功能不仅仅是 IO，还包括进程、线程、信号、定时器、进程间通信，线程池等
- 第三方库：http，Dns解析之类的。
结构
上图是 Node.js 的代码架构，Node.js的代码主要分为 JS、C++、C 三种：
- JS 是我们平时使用的那些模块(http/fs)。
- C++ 代码分为三个部分，第一部分是封装了 Libuv 的功能，第二部分则是不依赖于 Libuv ( crypto 部分 API 使用了 Libuv 线程池)，比如 Buffer 模块，第三部分是 V8 的代码。
- C 语言层的代码主要是封装了操作系统的功能，比如 TCP、UDP。
事件循环
事件循环主要分为 7 个阶段
timer 阶段: 用二叉堆实现，最快过期的在根节点，处理定时器相关。
pending 阶段：处理 Poll IO 阶段回调里产生的回调
check、prepare、idle 阶段：每次事件循环都会被执行。
Poll IO 阶段：处理文件描述符相关事件。
closing 阶段：执行调用 uv_close 函数时传入的回调，比如关闭服务器
Node.js 核心模块的实现
- 进程和进程间通信
- 线程和线程间通信
- Cluster
- Libuv 线程池
- 文件
进程和进程的通信
Node.js 中的进程是使用 fork+exec 模式创建的，fork 就是复制主进程的数据，exec 是加载新的程序执行。Node.js 提供了异步和同步创建进程两种模式。
1、异步方式
异步方式就是创建一个人子进程后，主进程和子进程独立执行，互不干扰。在主进程的数据结构中如图所示，主进程会记录子进程的信息，子进程退出的时候会用到
2、同步方式
创建子进程会导致主进程阻塞，具体的实现是：
主进程中会新建一个新的事件循环结构体，然后基于这个新的事件循环创建一个子进程。
然后主进程就在新的事件循环中执行，旧的事件循环就被阻塞了。
子进程结束的时候，新的事件循环也就结束了，从而回到旧的事件循环。
进程之间的通信方式：
在操作系统中，进程间的虚拟地址是独立的，所以没有办法基于进程内存直接通信，这时候需要借助内核提供的内存。进程间通信的方式有很多种，管道、信号、共享内存等等。
Cluster
Node.js 是单进程架构的，不能很好地利用多核，Cluster 模块使得 Node.js 支持多进程的服务器架构。Node.s 支持轮询（主进程 accept ）和共享（子进程 accept ）两种模式，可以通过环境变量进行设置。多进程的服务器架构通常有两种模式，第一种是主进程处理连接，然后分发给子进程处理，第二种是子进程共享 socket，通过竞争的方式获取连接进行处理。
Libuv线程池
为什么需要使用线程池？文件 IO、DNS、CPU 密集型不适合在 Node.js 主线程处理，需要把这些任务放到子线程处理。
线程池的实现：
- 线程池维护了一个待处理任务队列，多个线程互斥地从队列中摘下任务进行处理。
- 当给线程池提交一个任务的时候，就是往这个队列里插入一个节点。
- 当子线程处理完任务后，就会把这个任务插入到事件循环本身维护到一个已完成任务队列中，并且通过异步通信的机制通知主线程。
- 主线程在 Poll IO 阶段就会执行任务对应的回调。
文件
Node.js 中文件操作分为同步和异步模式，同步模式就是在主进程中直接调用文件系统的 API，这种方式可能会引起进程的阻塞，异步方式是借助了 Libuv 线程池，把阻塞操作放到子线程中去处理，主线程可以继续处理其他操作。
Node.js 中文件监听提供了基于轮询和订阅发布两种模式。
轮询模式比较简单，他是使用定时器实现的，Node.js 会定时执行回调，在回调中比较当前文件的元数据和上一次获取的是否不一样，如果是则说明文件改变了。
第二种监听模式是更高效的 inotify 机制，inotify 是基于订阅发布模式的，避免了无效的轮询
