剖析Node.js cluster模块使用详解

// 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;">创建批处理脚本：./req.sh。</p><pre class="brush:php;toolbar:false">#!/bin/bash
# req.sh
for((i=1;i<p style="text-align: left;">输出如下。可以看到，响应来自不同的进程。</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模块实现原理</strong></span></p><p style="text-align: left;">了解cluster模块，主要搞清楚3个问题：</p><ol class=" list-paddingleft-2">
<li><p style="text-align: left;">master、worker如何通信？</p></li>
<li><p style="text-align: left;">多个server实例，如何实现端口共享？</p></li>
<li><p style="text-align: left;">多个server实例，来自客户端的请求如何分发到多个worker？</p></li>
</ol><p style="text-align: left;">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。</p><p style="text-align: left;"><strong>问题1：master、worker如何通信</strong></p><p style="text-align: left;">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。</p><p style="text-align: left;">也就是说：</p><ol class=" list-paddingleft-2">
<li><p style="text-align: left;">master进程、worker进程是父、子进程的关系。</p></li>
<li><p style="text-align: left;">master进程、woker进程可以通过IPC通道进行通信。（重要）</p></li>
</ol><p style="text-align: left;"><strong>问题2：如何实现端口共享</strong></p><p style="text-align: left;">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。</p><p style="text-align: left;">为什么我们的例子没问题呢？</p><p style="text-align: left;">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：</p><ol class=" list-paddingleft-2">
<li><p style="text-align: left;">master进程：在该端口上正常监听请求。（没做特殊处理）</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 alt=""    style="max-width:90%"  style="max-width:90%" src="https://img.php.cn/upload/article/000/061/021/392d7540fb965981c01f575d74dd8f15-0.png"></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);

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