とっとこ駆け出しエンジニアぶろぐ: Node.jsを導入してみる

今回は、Node.jsを導入してみたいと思います。
リアルタイムにたくさんのリクエストを処理する必要性やニーズは高っているのでNode.jsでをリッチにしていきたいです。
Node.jsのインストールにはNVMというバージョン管理ツールでやってみたいと思います。

実行環境さくらVPS CentOS6.4

#####Node.jsとは？
特徴
* サーバサイドの技術でJavaScriptで記述する
* Nginxと同じくイベントループを採用している(Apacheはスレッドモデル)

メリット
* 大量のリクエストを捌くのが得意
* WebSocketを使ったリアルタイム処理ができる
* イベントループを採用している為、メモリ使用率が少ない

デメリット
* 一つのリクエストの処理に時間がかかると他のリクエストにも影響を与える
* 発展途上でバージョンアップが激しい

一長一短な感じがします。
チャットのように少ないデータのやりとりが頻繁に行われるような機能の実装に向いているようです。 
 
#####スレッドモデルとイベントループの違い
スレッドモデルはApache等で採用されていて一つのリクエストに対し一つのスレッドを立てて処理する方式です。 
スレッドを立ち上げるとメモリを消費するので、大量のリクエストがくると大量にメモリを消費することになります。 
Ajaxのポーリングを使うとスレッドが立てられるので余分にメモリを消費します。 
リクエストごとにスレッドが異なるので一つのリクエストが他のリクエストをブロッキングすることはありません。

イベントループは、NginxやNode.jsで採用されていて複数のリクエストに対し一つのスレッドで処理する方式です。 
こちらの記事がわかりやすかったです。<a href="http://www.atmarkit.co.jp/ait/articles/1103/23/news101_2.html">http://www.atmarkit.co.jp/ait/articles/1103/23/news101_2.html</a> 
イベントキューにリクエストを登録していき、イベントループがノンブロッキングI/Oにイベントキューに溜まったリクエストを回していきます。 
一つのスレッドでリクエストを処理するので、新たにスレッドを立てる必要がなく、それによってメモリを消費することはありません。 
スレッドを共有しているので一つのリクエストがスレッドをブロッキングしてしまうと他のリクエストもブロッキングしてしまいます。 
その為、ノンブロッキングなコードの書き方が必要になります。

#####Node.jsをインストールする
Node.jsは発展途上のため、バージョンアップが頻繁に行われます。  
バージョン変更するたびにインストール作業をするのは結構手間なので、nvm(Node Version Manager)と呼ばれるNode.jsのバージョン管理ツールを先にインストールしておきます。  
nvmを使うことでバージョンアップ/ダウンがコマンド一つで行えます。

<pre class='brush: bash'>
$ git clone git://github.com/creationix/nvm.git ~/.nvm
#nvm.shを読み込む
$ source ~/.nvm/nvm.sh
# nvm install インストールしたいnodeのバージョン
$ nvm install v0.10.24
# nvm use 使用するのバージョン
$ nvm use v0.10.24
$ node -v
v0.10.24
</pre>
これで、Node.jsのバージョンv0.10.24インストール完了です。 
 
 
試しに古いバージョンをインストールしてバージョンの切り替えを行ってみます。

<pre class='brush: bash'>
$ nvm install v0.9.0
# インストールしたnodeのバージョン一覧
$ nvm ls
 v0.9.0
 v0.10.24
current: v0.9.0
#新しくインストールすると使用するバージョンが
#v0.9.0に切り替わっているためv0.10.24に戻す
$ nvm use v0.10.24
$ node -v
v0.10.24
</pre>

簡単にバージョン管理ができることがわかります。 
nvmを使用せずにバージョンを変更するって結構大変なのでnvmを使っていきましょう！ 
 
 
今のままだとログアウトすると、nvmの設定がなくなってしまうので~/.bash_profileなどに以下を記述します。
<pre class='brush: shell'>
source ~/.nvm/nvm.sh
nvm use v0.10.24
</pre>

#####Hello Worldをやってみる
まずは、Hello Worldを出力してみたいと思います。

<pre class='brush: bash'>
#適用にフォルダを作成
$ mkdir /var/www/html/nodejs
$ cd /var/www/html/nodejs
#Node.jsの実行
$ node
</pre>

nodeコマンドで、nodeをインタラクティブに実行できるモードになったと思います。 
構文はJavaScriptと同じなので普段からコーディングしている方にはとっつきやすいと思います。

<pre class='brush: javascript'>
> console.log('Hello World');
Hello World
undefined
> .save helloworld.js
Session saved to:helloworld.js
> .exit
</pre>

.saveコマンドでhelloworld.jsと名前をつけて保存しました。
nodeの終了は.exitコマンドかCtrl + Cを２回押下します。 
 
保存したhelloworld.jsを実行させます。

<pre class='brush: bash'>
$ node helloworld.js
Hello World
</pre>
 
#####ノンブロッキングなコーディング
Node.jsは、シングルスレッドで処理するためノンブロッキングなコーディングが必要になります。 
<a href="http://hamuhamuengineer.blogspot.jp/2014/01/nodejs.html">Node.jsを導入してみる</a>で簡単に解説しています。 
データベースからデータを取得したりネットワーク越しにファイルを取得するなどの処理は時間がかかるためノンブロッキングI/Oを使います。 
ノンブロッキングI/Oを使うことでデータベースからデータを検索中に次のリクエストを処理することができます。 
要は時間がかかる処理は非同期で行いましょうってことです。 
 
実際にブロッキングとノンブロッキングなコーディングをやってみます。 
ブロッキングなコーディング

<pre class='brush: javascript'>
var now_time = new Date().getTime(); 
while (now_time + 3000 > new Date().getTime())
{
}
console.log('hoge2');
</pre>
現在時刻から３秒間while文でループしています。その間、スレッドを専有するので他のリクエストを処理することができません。

ノンブロッキングなコーディング

<pre class='brush: javascript'>
setTimeout(function() {
 console.log('hoge1');
 }, 3000);
setTimeout(function() {
 console.log('hoge2');
 }, 1000);
</pre>
setTimeout関数は指定した時間の後に非同期に実行してくれるのでこのプログラムを実行すると１秒後にhoge2が先に出力され３秒後にhoge1が出力されます。
時間がかかる処理は非同期関数を使って実装しましょう。