摘要：概述相信很多的人，每天在终端不止一遍的执行着这条命令，对于很多人来说，它就像一个黑盒，并不知道背后到底发生了什么，本文将会为大家揭开这个神秘的面纱，由于本人水平有限，所以只是讲一个大概其，主要关注的过程就是模块的初始化，和的部分基本没有深入
概述
相信很多的人，每天在终端不止一遍的执行着node这条命令，对于很多人来说，它就像一个黑盒，并不知道背后到底发生了什么，本文将会为大家揭开这个神秘的面纱，由于本人水平有限，所以只是讲一个大概其，主要关注的过程就是node模块的初始化，event loop和v8的部分基本没有深入，这些部分可以关注一下我以后的文章。（提示本文非常的长，希望大家不要看烦~）
node是什么？这个问题很多人都会回答就是v8 + libuv，但是除了这个两个库以外node还依赖许多优秀的开源库，可以通过process.versions来看一下：
http_parser主要用于解析http数据包的模块，在这个库的作者也是ry，一个纯c的库，无任何依赖
v8这个大家就非常熟悉了，一个优秀的js引擎
uv这个就是ry实现的libuv，其封装了libev和IOCP，实现了跨平台，node中的i/o就是它，尽管js是单线程的，但是libuv并不是，其有一个线程池来处理这些i/o操作。
zlib主要来处理压缩操作，诸如熟悉的gzip操作
ares是c-ares，这个库主要用于解析dns，其也是异步的
modules就是node的模块系统，其遵循的规范为commonjs，不过node也支持了ES模块，不过需要加上参数并且文件名后缀需要为mjs，通过源码看，node将ES模块的名称作为了一种url来看待，具体可以参见这里
nghttp2如其名字一样，是一个http2的库
napi是在node8出现，node10稳定下来的，可以给编写node原生模块更好的体验（终于不用在依赖于nan，每次更换node版本还要重新编译一次了）
openssl非常著名的库，tls模块依赖于这个库，当然还包括https
icu就是small-icu，主要用于解决跨平台的编码问题，versions对象中的unicode，cldr，tz也源自icu，这个的定义可以参见这里
从这里可以看出的是process对象在node中非常的重要，个人的理解，其实node与浏览器端最主要的区别，就在于这个process对象
注：node只是用v8来进行js的解析，所以不一定非要依赖v8，也可以用其他的引擎来代替，比如利用微软的ChakraCore，对应的node仓库
node初始化经过上面的一通分析，对node的所有依赖有了一定的了解，下面来进入正题，看一下node的初始化过程：
挖坑node_main.cc为入口文件，可以看到的是除了调用了node::Start之外，还做了两件事情：
NODE_SHARED_MODE忽略SIGPIPE信号SIGPIPE信号出现的情况一般在socket收到RST packet之后，扔向这个socket写数据时产生，简单来说就是client想server发请求，但是这时候client已经挂掉，这时候就会产生SIGPIPE信号，产生这个信号会使server端挂掉，其实node::PlatformInit中也做了这种操作，不过只是针对non-shared lib build
改变缓冲行为stdout的默认缓冲行为为_IOLBF（行缓冲），但是对于这种来说交互性会非常的差，所以将其改为_IONBF（不缓冲）
探索node.cc文件中总共有三个Start函数，先从node_main.cc中掉的这个Start函数开始看：
int Start(int argc, char** argv) {
// 退出之前终止libuv的终端行为,为正常退出的情况
atexit([] () { uv_tty_reset_mode(); });
// 针对平台进行初始化
PlatformInit();
// ...
Init(&argc, const_cast(argv), &exec_argc, &exec_argv);
// ...
v8_platform.Initialize(v8_thread_pool_size);
// 熟悉的v8初始化函数
V8::Initialize();
// ..
const int exit_code =
Start(uv_default_loop(), argc, argv, exec_argc, exec_argv);
}
上面函数只保留了一些关键不走，先来看看PlatformInit
PlatfromInitunix中将一切都看作文件，进程启动时会默认打开三个i/o设备文件，也就是stdin stdout stderr，默认会分配0 1 2三个描述符出去，对应的文件描述符常量为STDIN_FILENO STDOUT_FILENO STDERR_FILENO，而windows中没有文件描述符的这个概念，对应的是句柄，PlatformInit首先是检查是否将这个三个文件描述符已经分配出去，若没有，则利用open("/dev/null", O_RDWR)分配出去，对于windows做了同样的操作，分配句柄出去，而且windows只做了这一个操作；对于unix来说还会针对SIGINT（用户调用Ctrl-C时发出）和SIGTERM（SIGTERM与SIGKILL类似,但是不同的是该信号可以被阻塞和处理,要求程序自己退出）信号来做一些特殊处理，这个处理与正常退出时一样；另一个重要的事情就是下面这段代码：
struct rlimit lim;
// soft limit 不等于 hard limit, 意味着可以增加
if (getrlimit(RLIMIT_NOFILE, &lim) == 0 && lim.rlim_cur != lim.rlim_max) {
// Do a binary search for the limit.
rlim_t min = lim.rlim_cur;
rlim_t max = 1 << 20;
// But if there"s a defined upper bound, don"t search, just set it.
if (lim.rlim_max != RLIM_INFINITY) {
min = lim.rlim_max;
max = lim.rlim_max;
}
do {
lim.rlim_cur = min + (max - min) / 2;
// 对于mac来说 hard limit 为unlimited
// 但是内核有限制最大的文件描述符,超过这个限制则设置失败
if (setrlimit(RLIMIT_NOFILE, &lim)) {
max = lim.rlim_cur;
} else {
min = lim.rlim_cur;
}
} while (min + 1 < max);
}
这个件事情也就是提高一个进程允许打开的最大文件描述符，但是在mac上非常的奇怪，执行ulimit -H -n得到hard limit是unlimited，所以我认为mac上的最大文件描述符会被设置为1 << 20，但是最后经过实验发现最大只能为24576，非常的诡异，最后经过一顿搜索，查到了原来mac的内核对能打开的文件描述符也有限制，可以用sysctl -A | grep kern.maxfiles进行查看，果然这个数字就是24576
Init函数调用了RegisterBuiltinModules：
// node.cc
void RegisterBuiltinModules() {
#define V(modname) _register_##modname();
NODE_BUILTIN_MODULES(V)
#undef V
}
// node_internals.h
#define NODE_BUILTIN_MODULES(V)
NODE_BUILTIN_STANDARD_MODULES(V)
NODE_BUILTIN_OPENSSL_MODULES(V)
NODE_BUILTIN_ICU_MODULES(V)
从名字也可以看出上面的过程是进行c++模块的初始化，node利用了一些宏定义的方式，主要关注NODE_BUILTIN_STANDARD_MODULES这个宏：
#define NODE_BUILTIN_STANDARD_MODULES(V)
V(async_wrap)
V(buffer)
...
结合上面的定义，可以得出编译后的代码大概为：
void RegisterBuiltinModules() {
_register_async_wrap();
_register_buffer();
}
而这些_register又是从哪里来的呢？以buffer来说，对应c++文件为src/node_buffer.cc，来看这个文件的最后一行，第二个参数是模块的初始化函数：
NODE_BUILTIN_MODULE_CONTEXT_AWARE(buffer, node::Buffer::Initialize)
这个宏存在于node_internals.h中：
#define NODE_MODULE_CONTEXT_AWARE_CPP(modname, regfunc, priv, flags)
static node::node_module _module = {
NODE_MODULE_VERSION,
flags,
nullptr,
__FILE__,
nullptr,
(node::addon_context_register_func) (regfunc),// 暴露给js使用的模块的初始化函数
NODE_STRINGIFY(modname),
priv,
nullptr
};
void _register_ ## modname() {
node_module_register(&_module);
}
#define NODE_BUILTIN_MODULE_CONTEXT_AWARE(modname, regfunc)
NODE_MODULE_CONTEXT_AWARE_CPP(modname, regfunc, nullptr, NM_F_BUILTIN)
发现调用的_register_buffer实质上调用的是node_module_register(&_module)，每一个c++模块对应的为一个node_module结构体，再来看看node_module_register发生了什么：
extern "C" void node_module_register(void* m) {
struct node_module* mp = reinterpret_cast(m);
if (mp->nm_flags & NM_F_BUILTIN) {
mp->nm_link = modlist_builtin;
modlist_builtin = mp;
}
...
}
由此可以见，c++模块被存储在了一个链表中，后面process.binding()本质上就是在这个链表中查找对应c++模块，node_module是链表中的一个节点，除此之外Init还初始化了一些变量，这些变量基本上都是取决于环境变量用getenv获得即可
v8初始化到执行完Init为止，还没有涉及的js与c++的交互，在将一些环境初始化之后，就要开始用v8这个大杀器了，v8_platform是一个结构体，可以理解为是node对于v8的v8::platform一个封装，紧接着的就是对v8进行初始化，自此开始具备了与js进行交互的能力，初始化v8之后，创建了一个libuv事件循环就进入了下一个Start函数
第二个Start函数inline int Start(uv_loop_t* event_loop,
int argc, const char* const* argv,
int exec_argc, const char* const* exec_argv) {
std::unique_ptr
allocator(CreateArrayBufferAllocator(), &FreeArrayBufferAllocator);
Isolate* const isolate = NewIsolate(allocator.get());
// ...
{
Locker locker(isolate);
Isolate::Scope isolate_scope(isolate);
HandleScope handle_scope(isolate);
}
}
首先创建了一个v8的Isolate（隔离），隔离在v8中非常常见，仿佛和进程一样，不同隔离不共享资源，有着自己得堆栈，但是正是因为这个原因在多线程的情况下，要是对每一个线程都创建一个隔离的话，那么开销会非常的大（可喜可贺的是node有了worker_threads），这时候可以借助Locker来进行同步，同时也保证了一个Isolate同一时刻只能被一个线程使用；下面两行就是v8的常规套路，下一步一般就是创建一个Context（最简化的一个流程可以参见v8的hello world），HandleScope叫做句柄作用域，一般都是放在函数的开头，来管理函数创建的一些句柄（水平有限，暂时不深究，先挖个坑）；第二个Start的主要流程就是这个，下面就会进入最后一个Start函数，这个函数可以说是非常的关键，会揭开所有的谜题
解开谜题inline int Start(Isolate* isolate, IsolateData* isolate_data,
int argc, const char* const* argv,
int exec_argc, const char* const* exec_argv) {
HandleScope handle_scope(isolate);
// 常规套路
Local context = NewContext(isolate);
Context::Scope context_scope(context);
Environment env(isolate_data, context, v8_platform.GetTracingAgentWriter());
env.Start(argc, argv, exec_argc, exec_argv, v8_is_profiling);
// ...
可以见到v8的常见套路，创建了一个上下文，这个上下文就是js的执行环境，Context::Scope是用来管理这个Context，Environment可以理解为一个node的运行环境，记录了isolate,event loop等，Start的过程主要是做了一些libuv的初始化以及process对象的定义：
auto process_template = FunctionTemplate::New(isolate());
process_template->SetClassName(FIXED_ONE_BYTE_STRING(isolate(), "process"));
auto process_object =
process_template->GetFunction()->NewInstance(context()).ToLocalChecked();
set_process_object(process_object);
SetupProcessObject(this, argc, argv, exec_argc, exec_argv);
SetupProcessObject生成了一个c++层面上的process对象，这个已经基本上和平时node中的process对象一致，但是还会有一些出入，比如没有binding等，完成了这个过程之后就开始了LoadEnvironment
LoadEnvironmentLocalloaders_name = FIXED_ONE_BYTE_STRING(env->isolate(), "internal/bootstrap/loaders.js"); MaybeLocal loaders_bootstrapper = GetBootstrapper(env, LoadersBootstrapperSource(env), loaders_name); Local node_name = FIXED_ONE_BYTE_STRING(env->isolate(), "internal/bootstrap/node.js"); MaybeLocal node_bootstrapper = GetBootstrapper(env, NodeBootstrapperSource(env), node_name);
先将lib/internal/bootstrap文件夹下的两个文件读进来，然后利用GetBootstrapper来执行js代码分别得到了一个函数，一步步来看，先看看GetBootstrapper为什么可以执行js代码，查看这个函数可以发现主要是因为ExecuteString：
