如何在Node.js中使用cluster模块-创新互联
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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:增加端口占用,进程之间通信比较麻烦。
方案二: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(worker)。由master监听客户端连接请求,并根据特定的策略,转发给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。
入门实例
在cluster模块中,主进程称为master,子进程称为worker。
例子如下,创建与CPU数目相同的服务端实例,来处理客户端请求。注意,它们监听的都是同样的端口。
// server.js var cluster = require('cluster'); var cpuNums = require('os').cpus().length; var http = require('http'); if(cluster.isMaster){ for(var i = 0; i < cpuNums; i++){ cluster.fork(); } }else{ http.createServer(function(req, res){ res.end(`response from worker ${process.pid}`); }).listen(3000); console.log(`Worker ${process.pid} started`); }
创建批处理脚本:./req.sh。
#!/bin/bash # req.sh for((i=1;i<=4;i++)); do curl http://127.0.0.1:3000 echo "" done
输出如下。可以看到,响应来自不同的进程。
response from worker 23735
response from worker 23731
response from worker 23729
response from worker 23730
cluster模块实现原理
了解cluster模块,主要搞清楚3个问题:
master、worker如何通信?
多个server实例,如何实现端口共享?
多个server实例,来自客户端的请求如何分发到多个worker?
下面会结合示意图进行介绍,源码级别的介绍,可以参考 笔者的github。
问题1:master、worker如何通信
这个问题比较简单。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。
也就是说:
master进程、worker进程是父、子进程的关系。
master进程、woker进程可以通过IPC通道进行通信。(重要)
问题2:如何实现端口共享
在前面的例子中,多个woker中创建的server监听了同个端口3000。通常来说,多个进程监听同个端口,系统会报错。
为什么我们的例子没问题呢?
秘密在于,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:
master进程:在该端口上正常监听请求。(没做特殊处理)
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。
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。
如下图所示:
问题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。
默认的转发策略是轮询(SCHED_RR)。
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。
master、worker内部通信小技巧
在开发过程中,我们会通过 process.on('message', fn) 来实现进程间通信。
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?
答案肯定是不会?那么是怎么做到的呢?
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事件抛出,但可以通过监听'internalMessage'捕获。
以worker进程通知master进程创建server实例为例子。worker伪代码如下:
// woker进程 const message = { cmd: 'NODE_CLUSTER', act: 'queryServer' }; process.send(message);
master伪代码如下:
worker.process.on('internalMessage', fn);
关于如何在Node.js中使用cluster模块就分享到这里了,希望以上内容可以对大家有一定的帮助,可以学到更多知识。如果觉得文章不错,可以把它分享出去让更多的人看到。
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