剖析Node.js cluster模組使用詳解

這次帶給大家剖析Node.js cluster模組使用詳解，Node.js cluster模組使用詳解的注意事項有哪些，下面就是實戰案例，一起來看一下。

cluster模組概覽

node實例是單執行緒作業的。在服務端程式設計中，通常會建立多個node實例來處理客戶端的請求，以此提升系統的吞吐率。對這樣多個node實例，我們稱之為cluster（叢集）。

借助node的cluster模組，開發者可以在幾乎不修改原有專案程式碼的前提下，獲得叢集服務帶來的好處。

叢集有以下兩種常見的實作方案，而node自帶的cluster模組，採用了方案二。

方案一：多個node實例多個端口

集群內的node實例，各自監聽不同的端口，再由反向代理實現請求到多個連接埠的分發。

1. 優點：實作簡單，各實例相對獨立，這對服務穩定性有好處。

2. 缺點：增加連接埠佔用，進程之間通訊比較麻煩。

方案二：主程序向子程序轉送請求

群集內，建立一個主程序(master)，以及若干個子程序( worker)。由master監聽客戶端連線請求，並依照特定的策略，轉送給worker。

1. 優點：通常只佔用一個端口，通訊相對簡單，轉送策略更靈活。

2. 缺點：實作相對複雜，對主流程的穩定性要求較高。

入門實例

#在cluster模組中，主程式稱為master，子程式稱為worker。

範例如下，建立與CPU數目相同的服務端實例，來處理客戶端請求。注意，它們監聽的都是同樣的連接埠。

// server.js
var cluster = require('cluster');
var cpuNums = require('os').cpus().length;
var http = require('http');
if(cluster.isMaster){
 for(var i = 0; i <p style="text-align: left;">建立批次腳本：./req.sh。 </p><pre class="brush:php;toolbar:false">#!/bin/bash
# req.sh
for((i=1;i<p style="text-align: left;">輸出如下。可以看到，響應來自不同的進程。 </p><blockquote style="text-align: left;"><p style="text-align: left;">response from worker 23735<br>response from worker 23731<br>response from worker 23729<br>response from worker 23730</p></blockquote><p style="text-align: left;"><span style="color: #ff0000"><strong>cluster模組實作原理</strong></span></p><p style="text-align: left;">了解cluster模組，主要搞清楚3個問題：</p><ol class=" list-paddingleft-2">
<li><p style="text-align: left;">master、worker如何通訊？ </p></li>
<li><p style="text-align: left;">多個server實例，如何實作連接埠共用？ </p></li>
<li><p style="text-align: left;">多個server實例，來自客戶端的請求如何分發到多個worker？ </p></li>
</ol><p style="text-align: left;">下面會結合示意圖介紹，原始碼層級的介紹，可以參考 筆者的github。 </p><p style="text-align: left;"><strong>問題1：master、worker如何通訊</strong></p><p style="text-align: left;">這個問題比較簡單。 master程序透過 cluster.fork() 來建立 worker進程。 cluster.fork() 內部 是透過 child_process.fork() 來建立子程序。 </p><p style="text-align: left;">也就是說：</p><ol class=" list-paddingleft-2">
<li><p style="text-align: left;">master行程、worker行程是父、子行程的關係。 </p></li>
<li><p style="text-align: left;">master進程、woker進程可以透過IPC通道進行通訊。 （重要）</p></li>
</ol><p style="text-align: left;"><strong>問題2：如何實作連接埠共用</strong></p><p style="text-align: left;">在前面的範例中，多個woker中建立的server監聽了同個連接埠3000。通常來說，多個進程監聽同個端口，系統會報錯。 </p><p style="text-align: left;">為什麼我們的例子沒問題呢？ </p><p style="text-align: left;">秘訣在於，net模組中，對 listen() 方法進行了特殊處理。根據目前進程是master進程，還是worker進程：</p><ol class=" list-paddingleft-2">
<li><p style="text-align: left;">master進程：在該連接埠上正常監聽請求。 （沒做特殊處理）</p></li>
<li><p style="text-align: left;">worker进程：创建server实例。然后通过IPC通道，向master进程<a href="http://www.php.cn/php/php-send-message.html" target="_blank">发送消息</a>，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。</p></li>
</ol><p style="text-align: left;">归纳起来，就是：master进程监听特定端口，并将客户请求转发给worker进程。</p><p style="text-align: left;">如下图所示：</p><p style="text-align: left;"><img src="/static/imghwm/default1.png" data-src="https://img.php.cn/upload/article/000/061/021/392d7540fb965981c01f575d74dd8f15-0.png?x-oss-process=image/resize,p_40" class="lazy" alt=""    style="max-width:90%"  style="max-width:90%"></p><p style="text-align: left;"><strong>问题3：如何将请求分发到多个worker</strong></p><p style="text-align: left;">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。</p><p style="text-align: left;">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。</p><p style="text-align: left;">默认的转发策略是轮询（SCHED_RR）。</p><p style="text-align: left;">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。</p><p style="text-align: left;"><strong>master、worker内部通信小技巧</strong></p><p style="text-align: left;">在开发过程中，我们会通过 process.on('message', fn) 来实现进程间通信。</p><p style="text-align: left;">前面提到，master进程、worker进程在server实例的创建过程中，也是通过IPC通道进行通信的。那会不会对我们的开发造成干扰呢？比如，收到一堆其实并不需要关心的消息？</p><p style="text-align: left;">答案肯定是不会？那么是怎么做到的呢？</p><p style="text-align: left;">当发送的消息包含cmd字段，且改字段以NODE_作为前缀，则该消息会被视为内部保留的消息，不会通过message<a href="http://www.php.cn/php/php-tp-incident.html" target="_blank">事件</a>抛出，但可以通过监听'internalMessage'捕获。</p><p style="text-align: left;">以worker进程通知master进程创建server实例为例子。worker伪代码如下：</p><pre class="brush:php;toolbar:false">// woker进程
const message = {
 cmd: 'NODE_CLUSTER',
 act: 'queryServer'
};
process.send(message);

master伪代码如下：

worker.process.on('internalMessage', fn);

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