cluster集群.md

前言

单个Node.js实例运行在单个线程中。 为了充分利用多核系统，有时需要启用一组 Node.js 进程去处理负载任务。

关于作者

一个工作八年的草根程序员。

内容

• 多个node实例+多个端口
• 主进程向子进程转发请求
• 实例代码
• 实现原理

一、多个node实例+多个端口

集群内的node实例，各自监听不同的端口，再由反向代理实现请求到多个端口的分发。

• 优点：实现简单，各实例相对独立，这对服务稳定性有好处。
• 缺点：增加端口战胜，进程之间通信比较麻烦。

二、主进程向子进程转发请求

集群内，创建一个主进程（master），以及若干个子进程。由master监听客户连接请求，并根据特定的策略，转发worker。

• 优点：通常只占用一个端口，通信相对简单，转发策略更灵活。
• 缺点：实现相对复杂，对主进程的稳定性要求较高。

三、实例代码

const cluster = require('cluster');

if(cluster.isMaster){
    const cpuNum = require('os').cpus().length;
    for(let i=0;i<cpuNum;++i){
        cluster.fork();
    }

    // 创建进程完成后输出信息
    cluster.on('online',(worker)=>{
        console.log('Create worker-' + worker.process.pid);
    });

    // 监听子进程退出后重启事件
    cluster.on('exit',(worker,code,signal)=>{
        console.log('[Master] worker ' + worker.process.pid + ' died with code:' + code + ', and' + signal);
        cluster.fork();     // 重启子进程
    });
}else{
    const net = require('net');
    net.createServer().on('connection',(socket)=>{
        setTimeout(()=>{
            socket.end('Request handled by worker-'+process.pid);
        },10);
    }).listen(8989);
}

输出结果

Create worker- 23735
Create worker- 23731
Create worker- 23729
Create worker- 23730

四、实现原理

4.1 master、worker如何通信

master进程通过cluster.fork()来创建worker进程。cluster.fork()内部是通过child_process.fork()来创建子进程。

4.2 如何实现端口共享

net模块中，对 listen() 方法进行了特殊处理。根据当前进程是master进程，还是worker进程：

1. master进程：在该端口上正常监听请求。（没做特殊处理）
2. worker进程：创建server实例。然后通过IPC通道，向master进程发送消息，让master进程也创建 server 实例，并在该端口上监听请求。当请求进来时，master进程将请求转发给worker进程的server实例。

4.3 如何将请求分发到多个worker

每当worker进程创建server实例来监听请求，都会通过IPC通道，在master上进行注册。当客户端请求到达，master会负责将请求转发给对应的worker。

具体转发给哪个worker？这是由转发策略决定的。可以通过环境变量NODE_CLUSTER_SCHED_POLICY设置，也可以在cluster.setupMaster(options)时传入。

当有客户请求到达，master会轮询一遍worker列表，找到第一个空闲的worker，然后将该请求转发给该worker。

参考资料

• 《深入浅出 Nodejs》
• cluster模块

联系作者

平凡世界，贵在坚持。