Node.js 单线程 VS Tranditonal Web 服务器线程池

Question

我是 Node.js 的新手。我目前正在阅读 Basarat Ali Syed 撰写的名为“Beignning Node.js”的书。

以下是其中的摘录，其中指出了传统 Web 服务器线程池的缺点:

Most web servers used thread pool this method a few years back and many continue to use today. However, this method is not without drawbacks. Again there is wasting of RAM between threads. Also the OS needs to context switch between threads (even when they are idle), and this results in wasted CPU resources.

我不太明白为什么线程池内的线程之间存在上下文切换。据我所知，一个线程将在一项任务期间持续存在。一旦任务完成，线程将可以自由地接收下一个任务。

那么我的问题1:为什么需要上下文切换？线程之间的上下文切换什么时候发生？

我的问题2:为什么node.js不使用多线程来处理事件队列中的事件？是不是效率更高，减少了事件的排队时间？

Answer 1

上下文切换是指操作系统需要运行的线程数多于 CPU 核心数的情况。假设您有 10 个线程。他们都很忙(意味着他们都没有完成任务)。但您的 CPU 只是双核 CPU(为简单起见，假设没有超线程)。那么，10个线程如何才能全部运行呢？这不可能!!

答案是上下文切换。当操作系统有大量进程和线程要执行时，操作系统将为每个线程分配一定的时间来运行。此后操作系统将切换到另一个线程，以便所有线程都有一些时间来使用 CPU。

术语“上下文切换”是指当操作系统需要将 CPU 交给另一个线程/进程时，它需要将寄存器中的所有值临时复制到该线程的内存中，否则另一个进程/线程在恢复时会扰乱切换线程的计算。操作系统还需要重新指向虚拟内存表，以便两个进程不会弄乱彼此的内存。此操作的成本有多高取决于 CPU 架构。 Sparc 等一些架构针对上下文切换进行了优化。超线程是一项在硬件中实现上下文切换的功能，因此速度更快(但话又说回来，使用在 Intel/AMD64 架构上实现的超线程，每个 CPU 只能获得一个额外的上下文)。

不使用多线程可以完全避免上下文切换。特别是如果您的程序是唯一正在运行的程序。所以在单核CPU上，非阻塞、单线程程序往往可以击败多线程程序。

但是，现在很难找到单核 CPU。您想要运行的理想线程数等于您拥有的核心数。这样做还可以避免上下文切换。但即便如此，让一个复杂的多线程程序快速运行也不是一件容易的事。让非阻塞单线程程序快速运行更容易。在大多数 Web 应用程序中，多线程程序相对于非阻塞单线程程序没有任何优势，因为它们都是 I/O 绑定(bind)的。

非阻塞单线程程序基本上是使用事件在用户空间中实现类似线程的行为。在支持使面向事件的编程看起来像多线程编程的语法的语言中，这有时被称为“绿色线程”。