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聊聊Nodejs-cluster模块,介绍一下其使用方法

青灯夜游
青灯夜游 转载
2021-12-13 18:44:02 1807浏览

本篇文章带大家了解一下node中的nodejs-cluster模块,介绍一下nodejs-cluster模块的用法,希望对大家有所帮助!

面试官有时候会问你,你给我说下nodejs如何开启多进程哇,你脑海里就应该立刻出现cluster模块,如今让我带你去探讨下cluster模块的使用。

基本用法

Node.js默认单进程运行,对于32位系统最高可以使用512MB内存,对于64位最高可以使用1GB内存。对于多核CPU的计算机来说,这样做效率很低,因为只有一个核在运行,其他核都在闲置。cluster模块就是为了解决这个问题而提出的。

cluster模块允许设立一个主进程和若干个worker进程,由主进程监控和协调worker进程的运行。worker之间采用进程间通信交换消息,cluster模块内置一个负载均衡器,采用Round-robin算法协调各个worker进程之间的负载。运行时,所有新建立的链接都由主进程完成,然后主进程再把TCP连接分配给指定的worker进程。

var cluster = require('cluster');
var os = require('os');

if (cluster.isMaster){
  for (var i = 0, n = os.cpus().length; i < n; i += 1){
    cluster.fork();
  }
} else {
  http.createServer(function(req, res) {
    res.writeHead(200);
    res.end("hello world\n");
  }).listen(8000);
}

上面代码先判断当前进程是否为主进程(cluster.isMaster),如果是的,就按照CPU的核数,新建若干个worker进程;如果不是,说明当前进程是worker进程,则在该进程启动一个服务器程序。

上面这段代码有一个缺点,就是一旦work进程挂了,主进程无法知道。为了解决这个问题,可以在主进程部署online事件和exit事件的监听函数。

var cluster = require(&#39;cluster&#39;);

if(cluster.isMaster) {
  var numWorkers = require(&#39;os&#39;).cpus().length;
  console.log(&#39;Master cluster setting up &#39; + numWorkers + &#39; workers...&#39;);

  for(var i = 0; i < numWorkers; i++) {
    cluster.fork();
  }

  cluster.on(&#39;online&#39;, function(worker) {
    console.log(&#39;Worker &#39; + worker.process.pid + &#39; is online&#39;);
  });

  cluster.on(&#39;exit&#39;, function(worker, code, signal) {
    console.log(&#39;Worker &#39; + worker.process.pid + &#39; died with code: &#39; + code + &#39;, and signal: &#39; + signal);
    console.log(&#39;Starting a new worker&#39;);
    cluster.fork();
  });
}

上面代码中,主进程一旦监听到worker进程的exit事件,就会重启一个worker进程。worker进程一旦启动成功,可以正常运行了,就会发出online事件。

worker对象

worker对象是cluster.fork()的返回值,代表一个worker进程。

它的属性和方法如下。

(1)worker.id

worker.id返回当前worker的独一无二的进程编号。这个编号也是cluster.workers中指向当前进程的索引值。

(2)worker.process

所有的worker进程都是用child_process.fork()生成的。child_process.fork()返回的对象,就被保存在worker.process之中。通过这个属性,可以获取worker所在的进程对象。

(3)worker.send()

该方法用于在主进程中,向子进程发送信息。

if (cluster.isMaster) {
  var worker = cluster.fork();
  worker.send(&#39;hi there&#39;);
} else if (cluster.isWorker) {
  process.on(&#39;message&#39;, function(msg) {
    process.send(msg);
  });
}

上面代码的作用是,worker进程对主进程发出的每个消息,都做回声。

在worker进程中,要向主进程发送消息,使用process.send(message);要监听主进程发出的消息,使用下面的代码。

process.on(&#39;message&#39;, function(message) {
  console.log(message);
});

发出的消息可以字符串,也可以是JSON对象。下面是一个发送JSON对象的例子。

worker.send({
  type: &#39;task 1&#39;,
  from: &#39;master&#39;,
  data: {
    // the data that you want to transfer
  }
});

cluster.workers对象

该对象只有主进程才有,包含了所有worker进程。每个成员的键值就是一个worker进程对象,键名就是该worker进程的worker.id属性。

function eachWorker(callback) {
  for (var id in cluster.workers) {
    callback(cluster.workers[id]);
  }
}
eachWorker(function(worker) {
  worker.send(&#39;big announcement to all workers&#39;);
});

上面代码用来遍历所有worker进程。

当前socket的data事件,也可以用id属性识别worker进程。

socket.on(&#39;data&#39;, function(id) {
  var worker = cluster.workers[id];
});

cluster模块的属性与方法

isMaster,isWorker

isMaster属性返回一个布尔值,表示当前进程是否为主进程。这个属性由process.env.NODE_UNIQUE_ID决定,如果process.env.NODE_UNIQUE_ID为未定义,就表示该进程是主进程。

isWorker属性返回一个布尔值,表示当前进程是否为work进程。它与isMaster属性的值正好相反。

fork()

fork方法用于新建一个worker进程,上下文都复制主进程。只有主进程才能调用这个方法。

该方法返回一个worker对象。

kill()

kill方法用于终止worker进程。它可以接受一个参数,表示系统信号。

如果当前是主进程,就会终止与worker.process的联络,然后将系统信号法发向worker进程。如果当前是worker进程,就会终止与主进程的通信,然后退出,返回0。

在以前的版本中,该方法也叫做 worker.destroy() 。

listening事件

worker进程调用listening方法以后,“listening”事件就传向该进程的服务器,然后传向主进程。

该事件的回调函数接受两个参数,一个是当前worker对象,另一个是地址对象,包含网址、端口、地址类型(IPv4、IPv6、Unix socket、UDP)等信息。这对于那些服务多个网址的Node应用程序非常有用。

不中断地重启Node服务

重启服务需要关闭后再启动,利用cluster模块,可以做到先启动一个worker进程,再把原有的所有work进程关闭。这样就能实现不中断地重启Node服务。

首先,主进程向worker进程发出重启信号。

workers[wid].send({type: &#39;shutdown&#39;, from: &#39;master&#39;});

worker进程监听message事件,一旦发现内容是shutdown,就退出。

process.on(&#39;message&#39;, function(message) {
  if(message.type === &#39;shutdown&#39;) {
    process.exit(0);
  }
});

下面是一个关闭所有worker进程的函数。

function restartWorkers() {
  var wid, workerIds = [];
  for(wid in cluster.workers) {
    workerIds.push(wid);
  }

  workerIds.forEach(function(wid) {
    cluster.workers[wid].send({
      text: &#39;shutdown&#39;,
      from: &#39;master&#39;
     });
    setTimeout(function() {
      if(cluster.workers[wid]) {
        cluster.workers[wid].kill(&#39;SIGKILL&#39;);
      }
    }, 5000);
  });
};

PM2模块

PM2模块是cluster模块的一个包装层。它的作用是尽量将cluster模块抽象掉,让用户像使用单进程一样,部署多进程Node应用。

// app.js
var http = require(&#39;http&#39;);

http.createServer(function(req, res) {
  res.writeHead(200);
  res.end("hello world");
}).listen(8080);

用PM2从命令行启动这段代码

$ pm2 start app.js -i 4

上面代码的i参数告诉PM2,这段代码应该在cluster_mode启动,且新建worker进程的数量是4个。如果i参数的值是0,那么当前机器有几个CPU内核,PM2就会启动几个worker进程。

如果一个worker进程由于某种原因挂掉了,会立刻重启该worker进程。

# 重启所有worker进程
$ pm2 reload all

每个worker进程都有一个id,可以用下面的命令查看单个worker进程的详情。

$ pm2 show <worker id>

关闭worker进程的时候,可以部署下面的代码,让worker进程监听shutdown消息。一旦收到这个消息,进行完毕收尾清理工作再关闭

process.on(&#39;message&#39;, function(msg) {
  if (msg === &#39;shutdown&#39;) {
    close_all_connections();
    delete_logs();
    server.close();
    process.exit(0);
  }
});

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