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一文聊聊Node多進程模型和專案部署

青灯夜游
青灯夜游原創
2022-12-23 19:10:192482瀏覽

node如何實作多進程？如何部署node專案？以下這篇文章帶大家掌握Node.js 多進程模型與專案部署的相關知識，希望對大家有幫助！

一文聊聊Node多進程模型和專案部署

昨天有小夥伴問 express 專案該如何部署。於是整理了這篇文章，主要講述如何部署一個基於 nodejs 開發的服務端程序，供有需要的朋友們參考。

文章包含幾個部分：

  • 線程和進程
  • node.js 實作多進程
  • 伺服器安裝Node.js 環境
  • 使用PM2 管理Node.js 專案
  • 使用Nginx 實作介面服務的代理轉發
##進程VS 執行緒

進程

一文聊聊Node多進程模型和專案部署

一文聊聊Node多進程模型和專案部署

進程（process）是電腦作業系統分配和調度任務的基本單位

。開啟任務管理器，可以看到其實在電腦的後台運行著非常多的程序，每個程序都是一個進程。 【相關教學推薦：

nodejs影片教學

、

程式設計教學

】

#現代瀏覽器基本上都是多進程架構的，以Chrome 瀏覽器為例，打開“更多工具” - “任務管理器”，就能看到當前瀏覽器的進程信息，其中一個頁面就是一個進程，除此之外，還有網路進程，GPU進程等。

多進程的架構，得以保證應用更穩定的運作。還是以瀏覽器為例，如果所有的程式都運行在一個進程中，如果網路故障，或是頁面渲染出錯問題，都會導致整個瀏覽器的崩潰。透過多進程的架構，即使網路進程崩潰了，它不會影響到已有頁面的展示，最壞也就是暫時無法連接網路。

執行緒

執行緒（thread）是作業系統能夠進行運算調度的最小單位。它被包含在進程之中，是進程中的實際運作單位。舉一個例子，一個程序好比是一家公司，下設多個部門，就是若干個進程；每個部門的通力合作使得公司正常運行，而線程就是員工，是具體幹活的人。 我們都知道 JavaScript 是一門單執行緒語言。這麼設計是因為早期 JS 主要用來編寫腳本程序，負責實現頁面的互動效果。如果設計成多執行緒語言，一是沒有必要，二是多個執行緒共同操作一個 dom 節點，那麼瀏覽器該聽誰的？當然隨著技術的發展，現在的 JS 也支援了多線程，不過僅用來處理一些和 dom 操作無關的邏輯。

單一進程存在的問題

單執行緒單一進程帶來一個嚴重的問題，一個運行中的node.js 程序，一旦主執行緒掛掉，那麼這個進程也就掛掉了，整個應用程式也就隨之掛掉。再者，現代電腦大都是多核心 CPU，四核心八線程，八核心十六線程，都是很常見的設備了。而 node.js 作為一個單一進程的程序，白白浪費掉了多核心 CPU 的效能。 針對這種情況，我們需要一個合適的多進程模型，將一個單一進程的 node.js 程式變成多進程的架構。

Node.js 的多進程實作Node.js 實作多進程架構有兩種常用方案，都是使用原生模組，分別是

child_process

模組和

cluster

模組。 一文聊聊Node多進程模型和專案部署

child_process

child_process 是 node.js 的內建模組，看名字也能猜到它負責的是和子程序有關的事。 我們不再細說該模組的具體用法，實際上它大概只有六、七個方法，還是非常容易理解的。我們使用其中的一個 fork

方法來示範如何實現多進程以及多進程之間的通訊。 ######先看下準備好的示範案例的目錄結構：###############我們使用###http### 模組建立了一個http server，當有###/sum### 請求進來時，會透過###child_process### 模組建立一個子進程，並通知子進程執行計算的邏輯，同時父進程也要監聽子程序發送的訊息： ###
// child_process.jsconst http = require('http')const { fork } = require('child_process')const server = http.createServer((req, res) => {
  if (req.url == '/sum') {
    // fork 方法接收一个模块路径，然后开启一个子进程，将模块在子进程中运行
    // childProcess 表示创建的子进程
    let childProcess = fork('./sum.js')

    // 发消息给子进程
    childProcess.send('子进程开始计算')

    // 父进程中监听子进程的消息
    childProcess.on('message', (data) => {
      res.end(data + '')
    })

    // 监听子进程的关闭事件
    childProcess.on('close', () => {
      // 子进程正常退出和报错挂掉，都会走到这里
      console.log('子进程关闭')
      childProcess.kill()
    })

    // 监听子进程的错误事件
    childProcess.on('error', () => {
      console.log('子进程报错')
      childProcess.kill()
    })
  }
    
  if (req.url == '/hello') {
    res.end('hello')
  }
  
  // 模拟父进程报错
  if (req.url == '/error') {
     throw new Error('父进程出错')
     res.end('hello')
   }
})

server.listen(3000, () => {
  console.log('Server is running on 3000')
})复制代码

sum.js 用來模擬子程序要執行的任務。子程序監聽父親行程發送的訊息，處理計算任務，然後將結果傳送給父行程：

// sum.jsfunction getSum() {
  let sum = 0
  for (let i = 0; i  {
  console.log('主进程的消息：', data)
    
  const result = getSum()
  // 将计算结果发送给父进程
  process.send(result)
})复制代码

開啟終端，執行指令node 1.child_process：

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存取瀏覽器：

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接著來模擬子程序報錯的情況：

// sum.jsfunction getSum() {
  // ....}// 子进程运行5s后，模拟进程挂掉
 setTimeout(() => {
   throw new Error('报错')
 }, 1000 * 5)

process.on('message', (data) => {
  // ...})复制代码

再次存取瀏覽器， 5秒後觀察控制台：

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子程序已經掛掉了，然後再訪問另一個url ：/hello，

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可見，父行程仍能正確處理請求，說明子程序報錯，並不會影響父程序的執行。

接著我們來模擬父進程報錯的場景，註解掉sum.js 模組的類比報錯，然後重新啟動服務，瀏覽器存取/error：

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發現父程序掛掉後，整個node.js 程式自動退出了，服務完全崩潰，沒有挽回的餘地。

可見，透過 child_process 的 fork 方法實作 node.js 的多進程架構並不複雜。進程間的通訊主要透過 send 和 on 方法，從這個命名上也能知道，其底層應該是一個發布訂閱模式。

但是它有一個嚴重的問題，雖然子進程不影響父進程，但是一旦父進程出錯掛掉，所有的子進程會被」一鍋端掉「 。所以，這個方案適用於將一些複雜耗時的運算，fork 出一個單獨的子程序去做。更準確的來說，這種用法是用來取代多執行緒的實現，而非多進程。

cluster

使用 child_process 模組實作多進程，似乎不堪大用。所以一般比較推薦使用 cluster 模組來實作 node.js 的多進程模型。

cluster，集群的意思，這個名詞相信大家都不陌生。打個比方，以前公司只有一個前台，有時候太忙就沒辦法及時接待訪客。現在公司分配了4個前台，即使有三個都在忙，也還有一個能接待新來的訪客。集群大致上是這個意思，對於同一件事，合理的分配給不同的人去乾，以此來保證這件事能做到最好。

cluster 模組的使用也比較簡單。 如果目前進程是主進程，則根據 CPU 的核數建立合適數量的子進程，同時監聽子進程的 exit 事件，有子進程退出，就重新 fork 新的子進程。如果不是子進程，則進行實際業務的處理。 

const http = require('http')const cluster = require('cluster')const cpus = require('os').cpus()if (cluster.isMaster) {
  // 程序启动时首先走到这里，根据 CPU 的核数，创建出多个子进程
  for (let i = 0; i  {
    cluster.fork()
  })
} else {
  // fork 方法执行创建子进程，同时会再次执行该模块，此时逻辑就会走到这里
  const server = http.createServer((req, res) => {
    console.log(process.pid)
    res.end('ok')
  })

  server.listen(3000, () => {
    console.log('Server is running on 3000', 'pid: ' + process.pid)
  })
}复制代码

啟動服務：

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可以看到，cluster 模組建立了非常多的子進程，好像是每個子進程都運行著同一個web服務。

要注意的是，此時並非是這些子程序共同監聽同一個埠。連接埠的監聽仍然是由 createServer 方法所建立的 server 去負責，將請求轉送給各個子程序。

我們寫一個請求腳本，來請求上面的服務，看下效果。 

// request.jsconst http = require('http')for (let i = 0; i <blockquote><p>http 模組不僅可以建立 http server，還能用來傳送 http 請求。 Axios支援瀏覽器和伺服器環境，在伺服器端就是使用 http 模組發送 http 請求。 </p></blockquote><p>使用<code>node</code> 指令執行該文件，再看下原來的控制台：</p><p style="text-align:center;"><img src="/static/imghwm/default1.png" data-src="https://img.php.cn/upload/article/000/000/024/6acfb36f7a6b8401b888460a3a451efa-9.png?x-oss-process=image/resize,p_40" class="lazy" alt="一文聊聊Node多進程模型和專案部署"    style="max-width:90%" loading="lazy"></p>##列印了具體處理請求的不同子進程的進程ID。 <p></p>這就是透過 <p>cluster<code> 模組實現的 nodd.js 的多進程架構。 </code></p><p>当然，我们在部署 node.js 项目时不会这么干巴巴的写和使用 <code>cluster</code> 模块。有一个非常好用的工具，叫做 <strong>PM2</strong>，它是一个基于 cluster 模块实现的进程管理工具。在后面的章节中会介绍它的基本用法。</p><h3 data-id="heading-8">小结</h3><p>到此为止，我们花了一部分篇幅介绍 node.js 中多进程的知识，其实仅是想要交代下<strong>为什么需要使用 pm2 来管理 node.js 应用</strong>。本文由于篇幅有限，再加上描述不够准确/详尽，仅做简单介绍。如果是第一次接触这一块内容的朋友，可能没有太明白，也不打紧，后面会再出一篇更细节的文章。</p><h2 data-id="heading-9">部署实践</h2><h3 data-id="heading-10">准备一个 express 项目</h3><p>本文已经准备了一个使用 express 开发的示例程序，<a href="https://www.php.cn/link/7e6bd4cd5be9faae7e6adca908e1995b" target="_blank" rel="nofollow noopener noreferrer" title="https://github.com/hsyq/ndoe-deploy/tree/main/express-demo" ref="nofollow noopener noreferrer">点此访问</a>。</p><p>它主要实现了一个接口服务，当访问 <code>/api/users</code> 时，使用 <code>mockjs</code> 模拟了10条用户数据，返回一个用户列表。同时会开启一个定时器，来模拟报错的情况：</p><pre class="brush:php;toolbar:false">const express = require('express')const Mock = require('mockjs')const app = express()

app.get("/api/users", (req, res) => {
  const userList = Mock.mock({
    'userList|10': [{
      'id|+1': 1,
      'name': '@cname',
      'email': '@email'
    }]
  })
  
  setTimeout(()=> {
      throw new Error('服务器故障')
  }, 5000)

  res.status(200)
  res.json(userList)
})

app.listen(3000, () => {
  console.log("服务启动: 3000")
})复制代码

本地测试一下，在终端中执行命令：

node server.js复制代码

打开浏览器，访问用户列表接口：

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五秒钟后，服务器会挂掉：

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后面我们使用 pm2 来管理应用后，就可以解决这个问题。

讨论：express 项目是否需要打包

通常完成一个 vue/react 项目后，我们都会先执行打包，再进行发布。其实前端项目要进行打包，主要是因为程序最终的运行环境是浏览器，而浏览器存在各种兼容性问题和性能问题，比如：

  • 高级语法的不支持，需要将 ES6+ 编译为 ES5 语法
  • 不能识别 .vue，.jsx，.ts 文件，需要编译
  • 减少代码体积，节省带宽资源，提高资源加载速度
  • ......

而使用 express.js 或者 koa.js 开发的项目，并不存在这些问题。并且，Node.js 采用 CommonJS 模块化规范，有缓存的机制；同时，只有当模块在被用到时，才会被导入。如果进行打包，打包成一个文件，其实就浪费了这个优势。所以针对 node.js 项目，并不需要打包。

服务器安装 Node.js

本文以 CentOS 系统为例进行演示。

NVM

为了方便切换 node 的版本，我们使用 nvm 来管理 node。

Nvm（Node Version Manager） ，就是 Node.js 的版本管理工具。通过它，可以让 node 在多个版本之间进行任意切换，避免了需要切换版本时反复的下载和安装的操作。

Nvm的官方仓库是 github.com/nvm-sh/nvm。因为它的安装脚本存放在 githubusercontent 站点上，经常访问不了。所以我在 gitee 上新建了它的镜像仓库，这样就能从 gitee 上访问到它的安装脚本了。

通过 curl 命令下载安装脚本，并使用 bash 执行脚本，会自动完成 nvm 的安装工作：

# curl -o- https://gitee.com/hsyq/nvm/raw/master/install.sh | bash复制代码

当安装完成之后，我们再打开一个新的窗口，来使用 nvm ：

[root@ecs-221238 ~]# nvm -v0.39.1复制代码

可以正常打印版本号，说明 nvm 已经安装成功了。

安装 Node.js

现在就可以使用 nvm 来安装和管理 node 了。

查看可用的 node 版本：

# nvm ls-remote复制代码

安装 node：

# nvm install 18.0.0复制代码

查看已经安装的 node 版本：

[root@ecs-221238 ~]# nvm list->      v18.0.0default -> 18.0.0 (-> v18.0.0)
iojs -> N/A (default)
unstable -> N/A (default)
node -> stable (-> v18.0.0) (default)
stable -> 18.0 (-> v18.0.0) (default)复制代码

选择一个版本进行使用：

# nvm use 18.0.0复制代码

需要注意的一点，在 Windows 上使用 nvm 时，需要使用管理员权限执行 nvm 命令。在 CentOS 上，我默认使用 root 用户登录的，因而没有出现问题。大家在使用时遇到了未知错误，可以搜索一下解决方案，或者尝试下是否是权限导致的问题。

在安装 node 的时候，会自动安装 npm。查看 node 和 npm 的版本号：

[root@ecs-221238 ~]# node -vv18.0.0[root@ecs-221238 ~]# npm -v8.6.0复制代码

默认的 npm 镜像源是官方地址：

[root@ecs-221238 ~]# npm config get registryhttps://registry.npmjs.org/复制代码

切换为国内淘宝的镜像源：

[root@ecs-221238 ~]# npm config set registry https://registry.npmmirror.com复制代码

到此为止，服务器就已经安装好 node 环境和配置好 npm 了。

项目上传到服务器

方法有很多，或者从 Github / GitLab / Gitee 仓库中下载到服务器中，或者本地通过 ftp 工具上传。步骤很简单，不再演示。

演示项目放到了 /www 目录 下：

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服务器开放端口

一般云服务器仅开放了 22 端口用于远程登录。而常用的80，443等端口并未开放。另外，我们准备好的 express 项目运行在3000端口上。所以需要先到云服务器的控制台中，找到安全组，添加几条规则，开放80和3000端口。

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使用 PM2 管理应用

在开发阶段，我们可以使用 nodemon 来做实时监听和自动重启，提高开发效率。在生产环境，就需要祭出大杀器—PM2了。

基本使用

首先全局安装 pm2：

# npm i -g pm2复制代码

执行 pm2 -v 命令查看是否安装成功：

[root@ecs-221238 ~]# pm2 -v5.2.0复制代码

切换到项目目录，先把依赖装上：

cd /www/express-demo
npm install复制代码

然后使用 pm2 命令来启动应用。

pm2 start app.js -i max// 或者pm2 start server.js -i 2复制代码

PM2 管理应用有 fork 和 cluster 两种模式。在启动应用时，通过使用 -i 参数来指定实例的个数，会自动开启 cluster 模式。此时就具备了负载均衡的能力。

-i ：instance，实例的个数。可以写具体的数字，也可以配置成 max，PM2会自动检查可用的CPU的数量，然后尽可能多地启动进程。

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此时应用就启动好了。PM2 会以守护进程的形式管理应用，这个表格展示了应用运行的一些信息，比如运行状态，CPU使用率，内存使用率等。

在本地的浏览器中访问接口：

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Cluster 模式是一个多进程多实例的模型，请求进来后会分配给其中一个进程处理。正如前面我们看过的 cluster 模块的用法一样，由于 pm2 的守护，即使某个进程挂掉了，也会立刻重启该进程。

回到服务器终端，执行 pm2 logs 命令，查看下 pm2 的日志：

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可见，id 为1的应用实例挂掉了，pm2 会立刻重启该实例。注意，这里的 id 是应用实例的 id，并非进程 id。

到这里，一个 express 项目的简单部署就完成了。通过使用 pm2 工具，基本能保证我们的项目可以稳定可靠的运行。

PM2 常用命令小结

这里整理了一些 pm2 工具常用的命令，可供查询参考。

# Fork模式pm2 start app.js --name app # 设定应用的名字为 app# Cluster模式# 使用负载均衡启动4个进程pm2 start app.js -i 4     

# 将使用负载均衡启动4个进程，具体取决于可用的 CPUpm2 start app.js -i 0   

# 等同于上面命令的作用pm2 start app.js -i max 

 # 给 app 扩展额外的3个进程pm2 scale app +3# 将 app 扩展或者收缩到2个进程pm2 scale app 2              # 查看应用状态# 展示所有进程的状态pm2 list  # 用原始 JSON 格式打印所有进程列表pm2 jlist# 用美化的 JSON 打印所有进程列表pm2 prettylist  # 展示特定进程的所有信息pm2 describe 0# 使用仪表盘监控所有进程pm2 monit             

# 日志管理# 实时展示所有应用的日志pm2 logs          # 实时展示 app 应用的日志 pm2 logs app# 使用json格式实时展示日志，不输出旧日志，只输出新产生的日志pm2 logs --json# 应用管理# 停止所有进程pm2 stop all# 重启所有进程pm2 restart all       

# 停止指定id的进程pm2 stop 0     

# 重启指定id的进程pm2 restart 0         

# 删除id为0进程pm2 delete 0# 删除所有的进程pm2 delete all         
复制代码

每一条命令都可以亲自尝试一下，看看效果。

这里特别展示下 monit 命令，它可以在终端中启动一个面板，实时展示应用的运行状态，通过上下箭头可以切换 pm2 管理的所有应用：

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进阶：使用 pm2 配置文件

PM2 的功能十分强大，远不止上面的这几个命令。在真实的项目部署中，可能还需要配置日志文件，watch 模式，环境变量等等。如果每次都手敲命令是十分繁琐的，所以 pm2 提供了配置文件来管理和部署应用。

可以通过以下命令来生成一份配置文件：

[root@ecs-221238 express-demo]# pm2 init simpleFile /www/express-demo/ecosystem.config.js generated复制代码

会生成一个ecosystem.config.js 文件：

module.exports = {
  apps : [{
    name   : "app1",
    script : "./app.js"
  }]
}复制代码

也可以自己创建一个配置文件，比如 app.config.js：

const path = require('path')module.exports = {  // 一份配置文件可以同时管理多个 node.js 应用
  // apps 是一个数组，每一项都是一个应用的配置
  apps: [{
    // 应用名称
    name: "express-demo",

    // 应用入口文件
    script: "./server.js",

    // 启动应用的模式, 有两种：cluster和fork，默认是fork
    exec_mode: 'cluster',

    // 创建应用实例的数量
    instances: 'max',

    // 开启监听，当文件变化后自动重启应用
    watch: true,

    // 忽略掉一些目录文件的变化。
    // 由于把日志目录放到了项目路径下，一定要将其忽略，否则应用启动产生日志，pm2 监听到变化就会重启，重启又产生日志，就会进入死循环
    ignore_watch: [
      "node_modules",
      "logs"
    ],
    // 错误日志存放路径
    err_file: path.resolve(__dirname, 'logs/error.log'),

    // 打印日志存放路径
    out_file: path.resolve(__dirname, 'logs/out.log'),

    // 设置日志文件中每条日志前面的日期格式
    log_date_format: "YYYY-MM-DD HH:mm:ss",
  }]
}复制代码

让 pm2 使用配置文件来管理 node 应用：

pm2 start app.config.js复制代码

现在 pm2 管理的应用，会将日志放到项目目录下（默认是放到 pm2 的安装目录下），并且能监听文件的变化，自动重启服务。

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更多有用的配置可以参考 PM2 官方文档，点此访问。

Nginx 代理转发接口

上面我们直接将 nodejs 项目的3000端口暴露了出去。一般我们都会使用 nginx 做一个代理转发，只对外暴露 80 端口。

安装 Nginx

首先服务器中需要安装 nginx ，有三种方式：

  • 下载源码编译安装
  • 使用 docker 安装
  • 使用包管理工具安装

我这里的系统是 CentOS 8，已经更换了可用的 yum 源，可以直接安装 nginx。如果你的操作系统为 CentOS 7 或者其他发行版，可以搜索适合的安装方法。

使用 yum 安装：

# yum install -y nginx复制代码

然后启动 nginx：

# systemctl start nginx复制代码

打开浏览器访问服务器地址，可以看到 nginx 默认的主页：

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配置接口转发

为项目新建一个配置文件：

# vim /etc/nginx/conf.d/express.conf复制代码

监听80端口，将所有请求转发给服务器本地的3000端口的程序处理：

server {
    listen       80;
    server_name  ironfan.site;
    location / {
          proxy_pass http://localhost:3000;
    }
}复制代码

conf 目录下的配置文件，会被主配置文件 /etc/nginx/nginx.conf 加载：

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修改完配置文件，一定要重启服务：

# systemctl restart nginx复制代码

然后本地打开浏览器，去掉原来的3000端口号，直接访问完整的 url：

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到这里，就完成了接口转发的配置。从用户的角度出发，这个也叫反向代理。

总结

首先我们比较系统的讲解了为何需要在 node.js 项目中开启多进程，以及两种实现方式：

  • child_process 模块的 fork 方法
  • cluster 模块的 fork 方法

之后，又讲解了如何在 Linux 服务器中安装 node 环境，以及部署一个 node.js 项目的大致流程，并着重介绍了 pm2 的使用：

  1. 上传项目到服务器中
  2. 安装项目依赖
  3. 使用 pm2 管理应用

最后，讲解了使用 nginx 实现接口的代理转发，将用户请求转发到本地的3000端口的服务。

至此，我们完成了本文的目标，将一个 express 项目部署到服务器，并能稳定可靠的运行。

下篇文章，我们会使用 Github Actions 实现 CI/CD，让项目的部署更加便捷高效。

本文演示代码，已上传至 Github，点击访问。

更多node相关知识，请访问：nodejs 教程！

以上是一文聊聊Node多進程模型和專案部署的詳細內容。更多資訊請關注PHP中文網其他相關文章！

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陳述：
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