- O documento apresenta os principais conceitos do funcionamento interno do Node.js, incluindo a estrutura, dependências e ferramentas. - As partes fundamentais são o V8 para interpretar JavaScript e o Libuv para I/O assíncrono. - O event loop é responsável por manter o código assíncrono executando de forma não bloqueante através da fila de tarefas e microtarefas.

1. Funcionamento interno
do Node.js
Kirmayr Tomaz

2. Sobre mim
Kirmayr Tomaz
● De Manaus/AM
● Bacharel em Sistemas de Informação
- UFAM
● Organizador do Femug-AM
● Mentor no Traning Center
@kirmayrtomaz
tomaz.kirmayr@gmail.com

3. Sobre mim
Kirmayr Tomaz
● De Manaus/AM
● Bacharel em Sistemas de Informação
- UFAM
● Organizador do Femug-AM
● Mentor no Traning Center
@kirmayrtomaz
tomaz.kirmayr@gmail.com

4. SUMÁRIO
• Node Interno
○ Conceitos base
○ Estrutura do Node.js
○ Libuv
○ V8
•TurboFan
•Ignition
○ APIs

5. Node.js

6. Node.js Terminologia
● Single Thread
● Paralelismo e concorrência
● Síncrono e assíncrono
● I/O não bloqueante
● Orientada a Eventos

7. Estrutura do Node.js
Dependências Internas
● Libuv
● V8
● C-iris
● Crypto
● HTTP-parse
● Zlib
● OpenSSL
Ferramentas
● npm
● gyp
● gtest

8. V8 Libuv zlib
HTTP-
parse
OpenSSLC-ares
Node.js Binding Addons
Application/Module(JS)

9. V8 Libuv zlib
HTTP-
parse
OpenSSLC-ares
Node.js Binding Addons - N-API
Application/Module(JS)

10. Libuv

11. Libuv
Uma biblioteca open-source multiplataforma com
foco em I/O assincrono, desenvolvida
inicialmente para o Node.js

12. Libuv
● Event loop
● TCP e UDP socket assíncrono
● DNS assíncrono
● Operações assíncronas com arquivos
● Eventos de arquivos
● Thread pool
● Internal Process Communication (IPC) compartilhado entre os
sockets
● Child processes

13. Event Loop?
Como Funciona o

14. Callstack
● Sequência de chamadas de função que foram
executadas pela linguagem - LIFO (Last-in First Out)

15. console.log(‘script start’);
const isType = (value,type) => typeof value ===
type;
const isNumber= (num) => isType(num, ‘number’)
const number = isNumber(3)
console.log(number)
console.log(‘script stop’)
CallStack
console

16. console.log(‘script start’);
const isType = (value,type) => typeof value ===
type;
const isNumber= (num) => isType(num, ‘number’)
const number = isNumber(3)
console.log(number)
console.log(‘script stop’)
CallStack
IsNumber
IsType

17. CallStack
console.log(‘script start’);
const isType = (value,type) => typeof value ===
type;
const isNumber= (num) => isType(num, ‘number’)
const number = isNumber(3)
console.log(number)
console.log(‘script stop’) console

18. CallStack
console.log(‘script start’);
const isType = (value,type) => typeof value ===
type;
const isNumber= (num) => isType(num, ‘number’)
const number = isNumber(3)
console.log(number)
console.log(‘script stop’) console

19. Task Queue
● Background Thread (Pull Thread)
● Task Queue - Local onde os callbacks ficam
aguardando serem chamados
● Event Loop

20. console.log(‘script start’);
setTimeout(( )=> console.log(“setTimeout 1’’),0);
const isType = (value,type) => typeof value ===
type;
const isNumber= (num) => isType(num, ‘number’)
const number = isNumber(3);
console.log(number);
setTimeout(( )=> console.log(“setTimeout 2’’),0);
console.log(‘script stop’);
CallStack Background
Thread
Task Queue
Event Loop
console

21. console.log(‘script start’);
setTimeout(( )=> console.log(“setTimeout 1’’),0);
const isType = (value,type) => typeof value ===
type;
const isNumber= (num) => isType(num, ‘number’);
const number = isNumber(3);
console.log(number);
setTimeout(( )=> console.log(“setTimeout 2’’),0);
console.log(‘script stop’);
CallStack Background
Thread
Task Queue
Event Loop
setTimeout1
setTimeout 1

22. console.log(‘script start’);
setTimeout(( )=> console.log(“setTimeout 1’’),0);
const isType = (value,type) => typeof value ===
type;
const isNumber= (num) => isType(num, ‘number’);
const number = isNumber(3);
console.log(number);
setTimeout(( )=> console.log(“setTimeout 2’’),0);
console.log(‘script stop’);
CallStack Background
Thread
Task Queue
Event Loop
setTimeout1
IsNumber
IsType

23. console.log(‘script start’);
setTimeout(( )=> console.log(“setTimeout 1’’),0);
const isType = (value,type) => typeof value ===
type;
const isNumber= (num) => isType(num, ‘number’)
const number = isNumber(3);
console.log(number);
setTimeout(( )=> console.log(“setTimeout 2’’),0);
console.log(‘script stop’);
CallStack Background
Thread
Task Queue
Event Loop
setTimeout1
console

24. console.log(‘script start’);
setTimeout(( )=> console.log(“setTimeout 1’’),0);
const isType = (value,type) => typeof value ===
type;
const isNumber= (num) => isType(num, ‘number’)
const number = isNumber(3);
console.log(number);
setTimeout(( )=> console.log(“setTimeout 2’’),0);
console.log(‘script stop’);
CallStack Background
Thread
Task Queue
Event Loop
setTimeout1
setTimeout2
setTimeout2

25. CallStack Background
Thread
Task Queue
Event Loop
setTimeout1
setTimeout2
console.log(‘script start’);
setTimeout(( )=> console.log(“setTimeout 1’’),0);
const isType = (value,type) => typeof value ===
type;
const isNumber= (num) => isType(num, ‘number’)
const number = isNumber(3)
console.log(number)
setTimeout(( )=> console.log(“setTimeout 2’’),0);
console.log(‘script stop’)
console

26. CallStack Background
Thread
Task Queue
Event Loop
setTimeout1
setTimeout2
setTimeout1 setTimeout2
console.log(‘script start’);
setTimeout(( )=> console.log(“setTimeout 1’’),0);
const isType = (value,type) => typeof value ===
type;
const isNumber= (num) => isType(num, ‘number’);
const number = isNumber(3);
console.log(number);
setTimeout(( )=> console.log(“setTimeout 2’’),0);
console.log(‘script stop’);
setTimeout1

27. CallStack Background
Thread
Task Queue
Event Loop
setTimeout2
console.log(‘script start’);
setTimeout(( )=> console.log(“setTimeout 1’’),0);
const isType = (value,type) => typeof value ===
type;
const isNumber= (num) => isType(num, ‘number’);
const number = isNumber(3);
console.log(number);
setTimeout(( )=> console.log(“setTimeout 2’’),0);
console.log(‘script stop’);
setTimeout2

28. Task Queue
● Macro Task - São processadas pelo Event Loop
● Micro Task - são programadas para executar após a
execução principal do código

29. CallStack Background
Thread
Task Queue / MacroTask
MicroTask
Event Loop
console.log(‘script start’);
setTimeout( function ( ) {
console.log(“setTimeout 1’’);
},0);
Promise.resolve( ).then( function ( ) {
console.log(‘promise 1’);
}).then( function ( ) {
console.log(‘promise 2’);
})
console.log(‘script stop’);
console

30. CallStack Background
Thread
Task Queue / MacroTask
MicroTask
Event Loop
setTimeout
console.log(‘script start’);
setTimeout( function ( ) {
console.log(“setTimeout 1’’);
},0);
Promise.resolve( ).then( function ( ) {
console.log(‘promise 1’);
}).then( function ( ) {
console.log(‘promise 2’);
})
console.log(‘script stop’);
setTimeout

31. CallStack Background
Thread
Task Queue / MacroTask
MicroTask
Event Loop
setTimeout
Promise
console.log(‘script start’);
setTimeout( function ( ) {
console.log(“setTimeout 1’’);
},0);
Promise.resolve( ).then( function ( ) {
console.log(‘promise 1’);
}).then( function ( ) {
console.log(‘promise 2’);
})
console.log(‘script stop’);
Promise

32. CallStack Background
Thread
Task Queue / MacroTask
MicroTask
Event Loop
setTimeout
Promise then Promise then
console.log(‘script start’);
setTimeout( function ( ) {
console.log(“setTimeout 1’’);
},0);
Promise.resolve( ).then( function ( ) {
console.log(‘promise 1’);
}).then( function ( ) {
console.log(‘promise 2’);
})
console.log(‘script stop’);
console

33. CallStack Background
Thread
Task Queue / MacroTask
MicroTask
Event Loop
setTimeout
Promise then
console.log(‘script start’);
setTimeout( function ( ) {
console.log(“setTimeout 1’’);
},0);
Promise.resolve( ).then( function ( ) {
console.log(‘promise 1’);
}).then( function ( ) {
console.log(‘promise 2’);
})
console.log(‘script stop’);
Promise then
Promise then

34. CallStack Background
Thread
Task Queue / MacroTask
MicroTask
Event Loop
setTimeout
Promise then
console.log(‘script start’);
setTimeout( function ( ) {
console.log(“setTimeout 1’’);
},0);
Promise.resolve( ).then( function ( ) {
console.log(‘promise 1’);
}).then( function ( ) {
console.log(‘promise 2’);
})
console.log(‘script stop’);
Promise then

35. CallStack Background
Thread
Task Queue / MacroTask
MicroTask
Event Loop
setTimeout
setTimeout
console.log(‘script start’);
setTimeout( function ( ) {
console.log(“setTimeout 1’’);
},0);
Promise.resolve( ).then( function ( ) {
console.log(‘promise 1’);
}).then( function ( ) {
console.log(‘promise 2’);
})
console.log(‘script stop’);
setTimeout

36. Não Bloqueie o
Event Loop
ATT> NODE.js

37. V8

38. V8
● Projeto Open-source desenvolvida pela Google, para
interpretar código javascript super performático, escrito
em C++ utilizado pelo google Chrome, Node.js e afins.

39. V8
● O javascript possui pouca informação sobre quais são
os tipos dos valores na sua aplicação, sendo que eles
podem mudar em tempo de execução
● Tipagem dinâmica pode ser um dos principais recursos
da linguagem, mas também é um dos principais motivos
pelos quais muitas vezes executa mais lento que
linguagens estaticamente tipadas

40. Design Elements
ATT> NODE.js

41. V8 - Classes Ocultas
● Uma das formas para minimizar esse problema é
utilizando as classes ocultas

42. function person (name, age ) {
//Criando classe oculta A
this.name = name;
//Criando classe oculta B
this.age = age;
}
//Utilizando classe oculta B
const developer = person(‘developer’, 15);
//Utilizando classe oculta B
const conference = person(‘conference’, 15);
//Criando e Utilizando classe oculta C
developer.linguagem = “javascript”;
Person
Object
Initial
Hidden
Class P0

43. function person (name, age ) {
//Criando classe oculta A
this.name = name;
//Criando classe oculta B
this.age = age;
}
//Utilizando classe oculta B
const developer = person(‘developer’, 15);
//Utilizando classe oculta B
const conference = person(‘conference’, 15);
//Criando e Utilizando classe oculta C
developer.linguagem = “javascript”;
Person
Object
Initial
Hidden
Class P0
Initial
Hidden
Class PA

44. Person
Object
Initial
Hidden
Class PA
Initial
Hidden
Class PB
Initial
Hidden
Class P0
function person (name, age ) {
//Criando classe oculta A
this.name = name;
//Criando classe oculta B
this.age = age;
}
//Utilizando classe oculta B
const developer = person(‘developer’, 15);
//Utilizando classe oculta B
const conference = person(‘conference’, 15);
//Criando e Utilizando classe oculta C
developer.linguagem = “javascript”;

45. function person (name, age ) {
//Criando classe oculta A
this.name = name;
//Criando classe oculta B
this.age = age;
}
//Utilizando classe oculta B
const developer = person(‘developer’, 15);
//Utilizando classe oculta B
const conference = person(‘conference’, 15);
//Criando e Utilizando classe oculta C
developer.linguagem = “javascript”;
Person
Object
Initial
Hidden
Class PA
Initial
Hidden
Class PB
Initial
Hidden
Class P0

46. function person (name, age ) {
//Criando classe oculta A
this.name = name;
//Criando classe oculta B
this.age = age;
}
//Utilizando classe oculta B
const developer = person(‘developer’, 15);
//Utilizando classe oculta B
const conference = person(‘conference’, 15);
//Criando e Utilizando classe oculta C
developer.linguagem = “javascript”;
Person
Object
Initial
Hidden
Class PA
Initial
Hidden
Class PB
Initial
Hidden
Class P0

47. function person (name, age ) {
//Criando classe oculta A
this.name = name;
//Criando classe oculta B
this.age = age;
}
//Utilizando classe oculta B
const developer = person(‘developer’, 15);
//Utilizando classe oculta B
const conference = person(‘conference’, 15);
//Criando e Utilizando classe oculta C
developer.linguagem = “javascript”;
Person
Object
Initial
Hidden
Class PB
Initial
Hidden
Class PC
Initial
Hidden
Class PA
Initial
Hidden
Class P0

48. Quanto mais previsíveis
são os objetos menos
classes ocultas serão
criadas Daniel Clifford
Manager and Tech Lead V8 Team,
Google Chrome

49. V8 - Dynamic Machine Code Generation
● Compilador Completo
○ Inline Cache
● Compilador Otimizado

50. V8 - Dynamic Code Generation
http://v8-io12.appspot.com/#68

51. Pipeline V8

52. Pipeline de compilação (2010)
Full-
Codegen
Código Não
Otimizado
Crankshaft
Código
otimizado
Parser AST
JavaScript
OtimizaçãoBaseline
Referência: TurboFan: A new code generation architecture for V8

53. V8 - Turbofan

54. TurboFan
● Iniciado em 2013
● Feito para otimizar as novas features do ES6
● Otimização mais sustentável e extensível para todas as
arquiteturas
● O Turbofan adicionou uma fase explícita de compilação de
seleção de instruções que permite escrever muito menos
codigo específico para cada arquitetura

55. Full-
Codegen
Código Não
otimizado
Crankshaft
Código
otimizado
TurboFan
Parser AST
JavaScript
OtimizaçãoBaseline
Referência: TurboFan: A new code generation architecture for V8
Pipeline de compilação (2014)

56. V8 - Ignition

57. V8 - Ignition
● Redução do consumo de memória dos
dispositivos móveis com 512mb-1g ram
● Redução de memória
● Redução do overhead do parse
● Código 8x menor que o do Full-Codegen
● Utiliza o Back-end do Turbofan

58. Junção do Ignition + Turbofan
● TurboFan e Ignition são utilizados na versão 5.9 do V8
● Menor consumo de memória
● Preocupação em otimizar códigos (BlueBird, Babel e etc)
● 20-35% mais rápido pelo Speedometer
● No Node.js 10%+ performance

59. Ignition
Bytecode
Código
otimizado
TurboFan
Parser AST
JavaScript
OtimizaçãoInterpretador
Referência: TurboFan: A new code generation architecture for V8
Pipeline de compilação (2017)

60. API’s Nodejs

61. MUITO
O que fazer quando a aplicação necessita de
processamento ou
bloqueia o Event Loop ?

62. Child Process
● Node foi desenvolvimento para processos que
necessitam de muito I/O
● Pode ajudar a externalizar o uso intensivo de CPU da
sua single Thread do Node.js

63. Child Process
● Deixa o event Loop do processo pai mais limpo
● Cria um processo filho, ouve e controla
● Exec() e Spawn()
○ Exec executa em buffer
○ Spawn cria um novo processo e retorna uma
interface de stream pelo I/O

64. Não bloqueie o event
loop, crie um Child
Process
V8

65. MÚLTIPLOS NÚCLEOS
Possuo um processador
porém o node.js utiliza apenas uma
única Thread

66. ● Uma única instância do node é executada numa single
Thread
● Uma das vantagens de ter um processador de
múltiplos núcleos é que às vezes ele pode ser
executado em clusters
● O Node.js se encarrega de executar e balancear a
carga para cada processo
Cluster

69. Conclusão

71. Obrigado xD

72. Referências
Estrutura interna Node.js
- https://nodejs.org/en/docs/meta/topics/dependencies/
Libuv
- http://docs.libuv.org/en/v1.x/design.html
Event Loop
- http://latentflip.com/loupe/
- https://jakearchibald.com/2015/tasks-microtasks-queues-and-schedules/
- https://blog.risingstack.com/node-js-at-scale-understanding-node-js-event-loop/
- https://nodejs.org/en/docs/guides/event-loop-timers-and-nexttick/
- http://walde.co/2016/11/27/node-js-o-que-e-esse-event-loop-afinal/
- https://www.youtube.com/watch?v=8aGhZQkoFbQ
- https://www.youtube.com/watch?v=va8-xdxTywU

73. Referências
V8
- https://www.html5rocks.com/en/tutorials/speed/v8/
- http://developers.scup.com/otimizando-seu-javascript-no-v8-node-js/
- https://github.com/v8/v8/wiki/Design%20Elements
- https://www.youtube.com/watch?v=UJPdhx5zTaw
- Turbofan - https://www.youtube.com/watch?v=M1FBosB5tjM
Child Process
- https://nodejs.org/api/child_process.html
Cluster
- https://nodejs.org/api/cluster.html
- http://rowanmanning.com/posts/node-cluster-and-express/

74. Centro
Av. Presidente Wilson,
231 - 29º andar
(21) 2240-2030
Cidade Monções
Av. Nações Unidas,
11.541 - 3º andar
(11) 4119-0449
Savassi
Av. Getúlio Vargas, 671
Sala 800 - 8º andar
(31) 3360-8900
www.concrete.com.br
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