聊聊各种可能导致 Node.js 进程退出的情况

在我们的服务发布后，难免会被运行环境（如容器、pm2 等）调度、升级服务导致重启、各种异常导致进程崩溃；一般情况下，运行环境都有对服务进程的健康监测，在进程异常时，会重新拉起进程，在升级时，也有滚动升级的策略。但运行环境的调度策略是把我们服务的进程当成黑盒来处理的，不会管服务进程内部的运行情况，因此需要我们的服务进程主动感知运行环境的调度动作，然后做一些退出的清理动作。

因此我们今天就是梳理各种可能导致 Node.js 进程退出的情况，以及我们可以通过监听这些进程退出事件做哪些事情。

原理

一个进程要退出，无非就是两种情况，一是进程自己主动退出，另外就是收到系统信号，要求进程退出。

系统信号通知退出

在 Node.js 官方文档 中列出了常见的系统信号，我们主要关注几个：

• SIGHUP：不通过 ctrl+c 停止进程，而是直接关闭命令行终端，会触发该信号
• SIginT：按下 ctrl+c 停止进程时触发；pm2 重启或者停止子进程时，也会向子进程发送该信号
• SIGTERM：一般用于通知进程优雅退出，如 k8s 删除 pod 时，就会向 pod 发送 SIGTERM 信号，pod 可以在超时时间内（默认 30s）做一些退出清理动作
• SIGbrEAK：在 window 系统上，按下 ctrl+break 会触发该信号
• SIGKILL：强制退出进程，进程无法做任何清理动作，执行命令 kill -9 pid，进程会收到该信号。k8s 删除 pod 时，如果超过 30s，pod 还没退出，k8s 会向 pod 发送 SIGKILL 信号，立即退出 pod 进程；pm2 在重启或者停止进程时，如果超过 1.6s，进程还没退出，也会发送 SIGKILL 信号

在收到非强制退出信号时，Node.js 进程可以监听退出信号，做一些自定义的退出逻辑。比如我们写了一个 cli 工具，需要比较长的时间执行任务，如果用户在任务执行完成前想要通过 ctrl+c 退出进程时，可以提示用户再等等：

const readline = require('readline');
    PRocess.on('SIGINT', () =>
 {
  // 我们通过 readline 来简单地实现命令行里面的交互  const rl = readline.createinterface({
    input: process.stdin,    output: process.stdout  }
    );
      rl.question('任务还没执行完，确定要退出吗？', answer =>
 {
    if (answer === 'yes') {
          console.LOG('任务执行中断，退出进程');
          process.exIT(0);
    }
 else {
          console.log('任务继续执行...');
    }
        rl.close();
  }
    );
}
    );
    // 模拟一个需要执行 1 分钟的任务const longTimeTask = () =>
 {
      console.log('task start...');
      setTimeout(() =>
 {
        console.log('task end');
  }
    , 1000 * 60);
}
    ;
    longTimeTask();
    

实现效果如下，每次按下 ctrl + c 都会提示用户：

进程主动退出

Node.js 进程主动退出，主要包含下面几种情况：

• 代码执行过程中触发了未捕获的错误，可以通过 process.on('uncaughtException') 监听这种情况
• 代码执行过程中触发了未处理的 promise rejection（Node.js v16 开始会导致进程退出），可以通过 process.on('unhandledRejection') 监听这种情况
• EventEmitter 触发了未监听的 error 事件
• 代码中主动调用 process.exit 函数退出进程，可以通过 process.on('exit') 监听
• Node.js 的事件队列为空，可简单认为没有需要执行的代码了，可以通过 process.on('exit') 监听

我们知道 pm2 有守护进程的效果，在你的进程发生错误退出时，pm2 会重启你的进程，我们也在 Node.js 的 cluster 模式下，实现一个守护子进程的效果（实际上 pm2 也是类似的逻辑）：

const cluster = require('cluster');
    const http = require('http');
    const numCPUs = require('os').cpus().length;
    const process = require('process');
// 主进程代码if (cluster.isMaster) {
  console.log(`启动主进程: ${
process.pid}
    `);
      // 根据 cpu 核数，创建工作进程  for (let i = 0;
     i  numCPUs;
 i++) {
        cluster.fork();
  }
      // 监听工作进程退出事件  cluster.on('exit', (worker, code, signal) =>
 {
    console.log(`工作进程 ${
worker.process.pid}
 退出，错误码: ${
code || signal}
    , 重启中...`);
        // 重启子进程    cluster.fork();
  }
    );
}
// 工作进程代码if (cluster.isWorker) {
      // 监听未捕获错误事件  process.on('uncaughtException', error =>
 {
    console.log(`工作进程 ${
process.pid}
     发生错误`, error);
        process.emit('disconnect');
        process.exit(1);
  }
    );
      // 创建 web server  // 各个工作进程都会监听端口 8000（Node.js 内部会做处理，不会导致端口冲突）  http.createServer((req, res) =>
 {
        res.writeHead(200);
        res.end('hello world\n');
  }
    ).listen(8000);
  console.log(`启动工作进程: ${
process.pid}
    `);
}
    

应用实践

上面分析了 Node.js 进程退出的各种情况，现在我们来做一个监听进程退出的工具，在 Node.js 进程退出时，允许使用方执行自己的退出逻辑：

// exit-hook.js// 保存需要执行的退出任务const tasks = [];
    // 添加退出任务const addExitTask = fn =>
     tasks.push(fn);
    const handleExit = (code, error) =>
 {
    // ...handleExit 的实现见下面}
    ;
    // 监听各种退出事件process.on('exit', code =>
     handleExit(code));
    // 按照 posix 的规范，我们用 128 + 信号编号 得到最终的退出码// 信号编号参考下面的图片，大家可以在 linux 系统下执行 kill -l 查看所有的信号编号process.on('SIGHUP', () =>
     handleExit(128 + 1));
    process.on('SIGINT', () =>
     handleExit(128 + 2));
    process.on('SIGTERM', () =>
     handleExit(128 + 15));
    // windows 下按下 ctrl+break 的退出信号process.on('SIGBREAK', () =>
     handleExit(128 + 21));
    // 退出码 1 代表未捕获的错误导致进程退出process.on('uncaughtException', error =>
     handleExit(1, error));
    process.on('unhandledRejection', error =>
     handleExit(1, error));
    

信号编号：

接下来我们要实现真正的进程退出函数 handleExit，因为用户传入的任务函数可能是同步的，也可能是异步的；我们可以借助 process.nextTick 来保证用户的同步代码都已经执行完成，可以简单理解 process.nextTick 会在每个事件循环阶段的同步代码执行完成后执行（理解 process.nextTick）；针对异步任务，我们需要用户调用 callback 来告诉我们异步任务已经执行完成了:

// 标记是否正在退出，避免多次执行let isexiting = false;
    const handleExit = (code, error) =>
 {
      if (isExiting) return;
      isExiting = true;
      // 标记已经执行了退出动作，避免多次调用  let hasDoExit = fasle;
      const doExit = () =>
 {
          if (hasDoExit) return;
          hasDoExit = true      process.nextTick(() =>
 process.exit(code))  }
      // 记录有多少个异步任务  let asyncTaskCount = 0;
      // 异步任务结束后，用户需要调用的回调  let ayncTaskCallback = () =>
 {
          process.nextTick(() =>
 {
        asyncTaskCount--        if (asyncTaskCount === 0) doExit()       }
)  }
      // 执行所有的退出任务  tasks.foreach(taskFn =>
 {
          // 如果 taskFn 函数的参数个数大于 1，认为传递了 callback 参数，是一个异步任务      if (taskFn.length >
 1) {
         asyncTaskCount++         taskFn(error, ayncTaskCallback)      }
 else {
          taskFn(error)      }
  }
    );
      // 如果存在异步任务  if (asyncTaskCount >
 0) {
          // 超过 10s 后，强制退出      setTimeout(() =>
 {
              doExit();
      }
, 10 * 1000)  }
 else {
      doExit()  }
}
    ;
    

至此，我们的进程退出监听工具就完成了，完整的实现可以查看这个开源库 async-exit-hook

https://github.COM/darukjs/daruk-exit-hook

进程优雅退出

通常我们的 web server 在重启、被运行容器调度（pm2 或者 @R_304_1616@er 等）、出现异常导致进程退出时，我们希望执行退出动作，如完成已经连接到服务的请求响应、清理数据库连接、打印错误日志、触发告警等，做完退出动作后，再退出进程，我们可以使用刚才的进程退出监听工具实现：

const http = require('http');
    // 创建 web serverconst server = http.createServer((req, res) =>
 {
      res.writeHead(200);
      res.end('hello world\n');
}
    ).listen(8000);
    // 使用我们在上面开发的工具添加进程退出任务addExitTask((error, callback) =>
 {
       // 打印错误日志、触发告警、释放数据库连接等   console.log('进程异常退出'， error)   // 停止接受新的请求   server.close((error) =>
 {
       if (error) {
         console.log('停止接受新请求错误', error)       }
 else {
         console.log('已停止接受新的请求')       }
   }
)   // 比较简单的做法是，等待一定的时间（这里我们等待 5s），让存量请求执行完毕   // 如果要完全保证所有请求都处理完毕，需要记录每一个连接，在所有连接都释放后，才执行退出动作   // 可以参考开源库 https://github.com/sebhildebrandt/http-graceful-shutdown   setTimout(callback, 5 * 1000)}
    )

总结

通过上面的文字，相信你已经对导致 Node.js 进程退出的各种情况心里有数了。在服务上线后，虽然 k8s、pm2 等工具能够在进程异常退出时，不停地拉起进程，保证服务的可用性，但我们也应该在代码中主动感知进程的异常或者被调度的情况，从而能够更早发现问题。

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