[TOC] ## 概述 ### 基本用法 Node.js默认单进程运行,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之间采用进程建通信交换消息,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。 ### cluster.worker对象 cluster.worker指向当前worker进程对象,主进程没有这个值。 它有如下属性。 (1)worker.id work.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('hi there'); } else if (cluster.isWorker) { process.on('message', 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进程中调用这个方法,等同于process.send(message)。 ### 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,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('big announcement to all workers'); }); ~~~ 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('data', function(id) { var worker = cluster.workers[id]; }); ~~~ ## 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listen方面以后,“listening”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。 ~~~ cluster.on('listening', function(worker, address) { console.log("A worker is now connected to " + address.address + ":" + address.port); }); ~~~ ## 实例: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。 下面是主进程的代码master.js。 ~~~ var cluster = require('cluster'); console.log('started master with ' + process.pid); // 新建一个worker进程 cluster.fork(); process.on('SIGHUP', function () { console.log('Reloading...'); var new_worker = cluster.fork(); new_worker.once('listening', function () { // 关闭所有其他worker进程 for(var id in cluster.workers) { if (id === new_worker.id.toString()) continue; cluster.workers[id].kill('SIGTERM'); } }); }); ~~~ 上面代码中,主进程监听SIGHUP事件,如果发生该事件就关闭其他所有worker进程。之所以是SIGHUP事件,是因为nginx服务器监听到这个信号,会创造一个新的worker进程,重新加载配置文件。另外,关闭worker进程时,主进程发送SIGTERM信号,这是因为Node允许多个worker进程监听同一个端口。 下面是worker进程的代码server.js。 ~~~ var cluster = require('cluster'); if (cluster.isMaster) { require('./master'); return; } var express = require('express'); var http = require('http'); var app = express(); app.get('/', function (req, res) { res.send('ha fsdgfds gfds gfd!'); }); http.createServer(app).listen(8080, function () { console.log('http://localhost:8080'); }); ~~~ 使用时代码如下。 ~~~ $ node server.js started master with 10538 http://localhost:8080 ~~~ 然后,向主进程连续发出两次SIGHUP信号。 ~~~ $ kill -SIGHUP 10538 $ kill -SIGHUP 10538 ~~~ 主进程会连续两次新建一个worker进程,然后关闭所有其他worker进程,显示如下。 ~~~ Reloading... http://localhost:8080 Reloading... http://localhost:8080 ~~~ 最后,向主进程发出SIGTERM信号,关闭主进程。 ~~~ $ kill 10538 ~~~ ## 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('http'); http.createServer(function(req, res) { res.writeHead(200); res.end("hello world"); }).listen(8080); ~~~ 上面代码是标准的Node架设Web服务器的方式,然后用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> ~~~ 正确情况下,PM2采用fork模式新建worker进程,即主进程fork自身,产生一个worker进程。`pm2 reload`命令则会用spawn方式启动,即一个接一个启动worker进程,一个新的worker启动成功,再杀死一个旧的worker进程。采用这种方式,重新部署新版本时,服务器就不会中断服务。 ~~~ $ pm2 reload <脚本文件名> ~~~ 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('message', function(msg) { if (msg === 'shutdown') { close_all_connections(); delete_logs(); server.close(); process.exit(0); } }); ~~~ ## 参考链接 * José F. Romaniello, [Reloading node with no downtime](http://joseoncode.com/2015/01/18/reloading-node-with-no-downtime/) * Joni Shkurti, [Node.js clustering made easy with PM2](https://keymetrics.io/2015/03/26/pm2-clustering-made-easy/)