集群

穩(wěn)定性: 2 - 不穩(wěn)定

單個(gè) Node 實(shí)例運(yùn)行在一個(gè)線程中。為了更好的利用多核系統(tǒng)的能力，可以啟動(dòng) Node 集群來(lái)處理負(fù)載。

在集群模塊里很容易就能創(chuàng)建一個(gè)共享所有服務(wù)器接口的進(jìn)程。

var cluster = require('cluster');
var http = require('http');
var numCPUs = require('os').cpus().length;

if (cluster.isMaster) {
  // Fork workers.
  for (var i = 0; i < numCPUs; i++) {
    cluster.fork();
  }

  cluster.on('exit', function(worker, code, signal) {
    console.log('worker ' + worker.process.pid + ' died');
  });
} else {
  // Workers can share any TCP connection
  // In this case its a HTTP server
  http.createServer(function(req, res) {
    res.writeHead(200);
    res.end("hello world\n");
  }).listen(8000);
}

運(yùn)行 Node 后，將會(huì)在所有工作進(jìn)程里共享 8000 端口。

% NODE_DEBUG=cluster node server.js
23521,Master Worker 23524 online
23521,Master Worker 23526 online
23521,Master Worker 23523 online
23521,Master Worker 23528 online

這個(gè)特性是最近才引入的，大家可以試試并提供反饋。

還要注意，在 Windows 系統(tǒng)里還不能在工作進(jìn)程中創(chuàng)建一個(gè)被命名的管道服務(wù)器。

如何工作

child_process.fork 方法派生工作進(jìn)程，所以它能通過(guò) IPC 和父進(jìn)程通訊，并相互傳遞句柄。

集群模塊通過(guò)2種分發(fā)模式來(lái)處理連接。

第一種（默認(rèn)方法，除了 Windows 平臺(tái)）為循環(huán)式。主進(jìn)程監(jiān)聽(tīng)一個(gè)端口，接收新的連接，再輪流的分發(fā)給工作進(jìn)程。

第二種，主進(jìn)程監(jiān)聽(tīng) socket，并發(fā)送給感興趣的工作進(jìn)程，工作進(jìn)程直接接收連接。

第二種方法理論上性能最高。實(shí)際上，由于操作系統(tǒng)各式各樣，分配往往分配不均。列如，70%的連接終止于2個(gè)進(jìn)程，實(shí)際上共有8個(gè)進(jìn)程。

因?yàn)?server.listen() 將大部分工作交給了主進(jìn)程，所以一個(gè)普通的 Node.js 進(jìn)程和一個(gè)集群工作進(jìn)程會(huì)在三種情況下有所區(qū)別：

1. server.listen({fd: 7}) 由于消息被傳回主進(jìn)程，所以將會(huì)監(jiān)聽(tīng)主進(jìn)程里的文件描述符，而不是其他工作進(jìn)程里的文件描述符 7。

2. server.listen(handle) 監(jiān)聽(tīng)一個(gè)明確地句柄，會(huì)使得工作進(jìn)程使用指定句柄，而不是與主進(jìn)程通訊。如果工作進(jìn)程已經(jīng)擁有了該句柄，前提是您知道在做什么。

3. server.listen(0) 通常它會(huì)讓服務(wù)器隨機(jī)監(jiān)聽(tīng)端口。然而在集群里每個(gè)工作進(jìn)程 listen(0) 時(shí)會(huì)收到相同的端口。實(shí)際上僅第一次是隨機(jī)的，之后是可預(yù)測(cè)的。如果你想監(jiān)聽(tīng)一個(gè)特定的端口，可以根據(jù)集群的工作進(jìn)程的ID生產(chǎn)一個(gè)端口ID 。

在 Node.js 或你的程序里沒(méi)有路由邏輯，工作進(jìn)程見(jiàn)也沒(méi)有共享狀態(tài)。因此，像登錄和會(huì)話這樣的工作，不要設(shè)計(jì)成過(guò)度依賴內(nèi)存里的對(duì)象。

因?yàn)楣ぷ骶€程都是獨(dú)立的，你可以根據(jù)需求來(lái)殺死或者派生而不會(huì)影響其他進(jìn)程。只要仍然有工作進(jìn)程，服務(wù)器還會(huì)接收連接。Node 不會(huì)自動(dòng)管理工作進(jìn)程的數(shù)量，這是你的責(zé)任，你可以根據(jù)自己需求來(lái)管理。

cluster.schedulingPolicy

調(diào)度策略 cluster.SCHED_RR 表示輪流制，cluster.SCHED_NONE 表示操作系統(tǒng)處理。這是全局性的設(shè)定，一旦你通過(guò) cluster.setupMaster() 派生了第一個(gè)工作進(jìn)程，它就不可更改了。

SCHED_RR 是除 Windows 外所有系統(tǒng)的默認(rèn)設(shè)置。只要 libuv 能夠有效地分配 IOCP 句柄并且不產(chǎn)生巨大的性能損失，Windows 也會(huì)改為 SCHED_RR 方式。

cluster.schedulingPolicy 也可通過(guò)環(huán)境變量 NODE_CLUSTER_SCHED_POLICY 來(lái)更改。有效值為 "rr" 和 "none"。

cluster.settings

• {Object}

• execArgv {Array} 傳給可執(zhí)行的 Node 的參數(shù)列表(默認(rèn)=process.execArgv)

• exec {String} 執(zhí)行文件的路徑。  (默認(rèn)=process.argv[1])

• args {Array} 傳給工作進(jìn)程的參數(shù)列表(默認(rèn)=process.argv.slice(2))

• silent {Boolean}是否將輸出發(fā)送給父進(jìn)程的 stdio。 (默認(rèn)=false)

• uid {Number} 設(shè)置用戶進(jìn)程的ID。 (See setuid(2)。)

• gid {Number} 設(shè)置進(jìn)程組的ID。 (See setgid(2)。)

調(diào)用 .setupMaster() (或 .fork()) 方法后，這個(gè) settings 對(duì)象會(huì)包含設(shè)置內(nèi)容，包括默認(rèn)值。

設(shè)置后會(huì)立即凍結(jié)，因?yàn)?code>.setupMaster()只能調(diào)用一次。

這個(gè)對(duì)象不應(yīng)該被手動(dòng)改變或設(shè)置。

cluster.isMaster

• {Boolean}

如果是主進(jìn)程，返回 true。如果 process.env.NODE_UNIQUE_ID 未定義，isMaster 為 true。

cluster.isWorker

• {Boolean}

如果不是主進(jìn)程返回 true (和 cluster.isMaster 相反)。

事件: 'fork'

• worker {Worker object}

當(dāng)一個(gè)新的工作進(jìn)程被分支出來(lái)，集群模塊會(huì)產(chǎn)生 'fork' 事件。它可用于記錄工作進(jìn)程，并創(chuàng)建自己的超時(shí)管理。

var timeouts = [];
function errorMsg() {
  console.error("Something must be wrong with the connection ...");
}

cluster.on('fork', function(worker) {
  timeouts[worker.id] = setTimeout(errorMsg, 2000);
});
cluster.on('listening', function(worker, address) {
  clearTimeout(timeouts[worker.id]);
});
cluster.on('exit', function(worker, code, signal) {
  clearTimeout(timeouts[worker.id]);
  errorMsg();
});

事件: 'online'

• worker {Worker object}

分支出一個(gè)新的工作進(jìn)程后，它會(huì)響應(yīng)在線消息。當(dāng)主線程接收到在線消息后，它會(huì)觸發(fā)這個(gè)事件。'fork' 和 'online' 之間的區(qū)別在于，主進(jìn)程分支一個(gè)工作進(jìn)程后會(huì)調(diào)用 fork，而工作進(jìn)程運(yùn)行后會(huì)調(diào)用 emitted。

cluster.on('online', function(worker) {
  console.log("Yay, the worker responded after it was forked");
});

事件: 'listening'

• worker {Worker object}

• address {Object}

工作進(jìn)程調(diào)用 listen() 時(shí)，服務(wù)器會(huì)觸發(fā)'listening'事件，同時(shí)也會(huì)在主進(jìn)程的集群里觸發(fā)。

事件處理函數(shù)有兩個(gè)參數(shù)，worker 包含工作進(jìn)程對(duì)象，address 包含以下屬性：address, port 和 addressType。如果工作進(jìn)程監(jiān)聽(tīng)多個(gè)地址的時(shí)候，這些東西非常有用。

cluster.on('listening', function(worker, address) {
  console.log("A worker is now connected to " + address.address + ":" + address.port);
});

addressType 是以下內(nèi)容:

• 4 (TCPv4)

• 6 (TCPv6)

• -1 (unix domain socket)

• "udp4" or "udp6" (UDP v4 or v6)*

事件: 'disconnect'

• worker {Worker object}

當(dāng)一個(gè)工作進(jìn)程的 IPC 通道關(guān)閉時(shí)會(huì)觸發(fā)這個(gè)事件。當(dāng)工作進(jìn)程正常退出，被殺死，或者手工關(guān)閉（例如worker.disconnect()）時(shí)會(huì)調(diào)用。

disconnect 和 exit 事件間可能存在延遲。 這些事件可以用來(lái)檢測(cè)進(jìn)程是否卡在清理過(guò)程中，或者存在長(zhǎng)連接。

cluster.on('disconnect', function(worker) {
  console.log('The worker #' + worker.id + ' has disconnected');
});

事件: 'exit'

• worker {Worker object}

• code {Number} 如果正常退出，則為退出代碼.

• signal {String} 使得進(jìn)程被殺死的信號(hào)名 (比如. 'SIGHUP')

當(dāng)任意一個(gè)工作進(jìn)程終止的時(shí)候，集群模塊會(huì)觸發(fā) 'exit' 事件。

可以調(diào)用 .fork() 重新啟動(dòng)工作進(jìn)程。

cluster.on('exit', function(worker, code, signal) {
  console.log('worker %d died (%s). restarting...',
    worker.process.pid, signal || code);
  cluster.fork();
});

參見(jiàn) <a rel="nofollow" href="https://nodejs.org/api/child_process.html#child_process_event_exit"">child_process event: 'exit'.

事件: 'setup'

• settings {Object}

調(diào)用.setupMaster() 后會(huì)被觸發(fā)。

settings 對(duì)象就是 cluster.settings 對(duì)象。

詳細(xì)內(nèi)容參見(jiàn) cluster.settings。

cluster.setupMaster([settings])

• settings {Object}

• exec {String} 執(zhí)行文件的路徑。  (默認(rèn)=process.argv[1])

• args {Array}傳給工作進(jìn)程的參數(shù)列表(默認(rèn)=process.argv.slice(2))

• silent {Boolean} 是否將輸出發(fā)送給父進(jìn)程的 stdio.

setupMaster用來(lái)改變默認(rèn)的 'fork' 。 一旦調(diào)用，settings值將會(huì)出現(xiàn)在cluster.settings里。

注意:

• 改變?nèi)魏卧O(shè)置，僅會(huì)對(duì)未來(lái)的工作進(jìn)程產(chǎn)生影響，不會(huì)影響對(duì)目前已經(jīng)運(yùn)行的進(jìn)程

• 工作進(jìn)程里，僅能改變傳遞給 .fork() 的 env 屬性。

• 以上的默認(rèn)值，僅在第一次調(diào)用的時(shí)候有效，之后的默認(rèn)值是調(diào)用 cluster.setupMaster() 后的值。

例如:

var cluster = require('cluster');
cluster.setupMaster({
  exec: 'worker.js',
  args: ['--use', 'https'],
  silent: true
});
cluster.fork(); // https worker
cluster.setupMaster({
  args: ['--use', 'http']
});
cluster.fork(); // http worker

僅能在主進(jìn)程里調(diào)用。

cluster.fork([env])

• env {Object} 添加到子進(jìn)程環(huán)境變量中的鍵值。

• return {Worker object}

派生一個(gè)新的工作進(jìn)程。

僅能在主進(jìn)程里調(diào)用。

cluster.disconnect([callback])

• callback {Function} 當(dāng)所有工作進(jìn)程都斷開(kāi)連接，并且關(guān)閉句柄后被調(diào)用。

cluster.workers 里的每個(gè)工作進(jìn)程可調(diào)用 .disconnect() 關(guān)閉。

關(guān)閉所有的內(nèi)部句柄連接，并且沒(méi)有任何等待處理的事件時(shí)，允許主進(jìn)程優(yōu)雅的退出。

這個(gè)方法有一個(gè)可選參數(shù)，會(huì)在完成時(shí)被調(diào)用。

僅能在主進(jìn)程里調(diào)用。

cluster.worker

• {Object}

對(duì)當(dāng)前工作進(jìn)程對(duì)象的引用。主進(jìn)程中不可用。

var cluster = require('cluster');

if (cluster.isMaster) {
  console.log('I am master');
  cluster.fork();
  cluster.fork();
} else if (cluster.isWorker) {
  console.log('I am worker #' + cluster.worker.id);
}

cluster.workers

• {Object}

存儲(chǔ)活躍工作對(duì)象的哈希表，主鍵是 id，能方便的遍歷所有工作進(jìn)程，僅在主進(jìn)程可用。

當(dāng)工作進(jìn)程關(guān)閉連接并退出后，將會(huì)從 cluster.workers 里移除。這兩個(gè)事件的次序無(wú)法確定，僅能保證從cluster.workers 移除會(huì)發(fā)生在 'disconnect' 或 'exit' 之后。

// Go through all workers
function eachWorker(callback) {
  for (var id in cluster.workers) {
    callback(cluster.workers[id]);
  }
}
eachWorker(function(worker) {
  worker.send('big announcement to all workers');
});

如果希望通過(guò)通訊通道引用工作進(jìn)程，那么使用工作進(jìn)程的 id 來(lái)查詢最簡(jiǎn)單。

socket.on('data', function(id) {
  var worker = cluster.workers[id];
});

Class: Worker

一個(gè) Worker 對(duì)象包含工作進(jìn)程所有公開(kāi)的信息和方法。在主進(jìn)程里可用通過(guò) cluster.workers 來(lái)獲取，在工作進(jìn)程里可以通過(guò) cluster.worker 來(lái)獲取。

worker.id

• {String}

每一個(gè)新的工作進(jìn)程都有獨(dú)立的唯一標(biāo)示，它就是 id。

當(dāng)工作進(jìn)程可用時(shí)，id 就是 cluster.workers 里的主鍵。

worker.process

• {ChildProcess object}

所有工作進(jìn)程都是通用 child_process.fork() 創(chuàng)建的，該函數(shù)返回的對(duì)象被儲(chǔ)存在 process 中。

參見(jiàn): Child Process module

注意，當(dāng) process 和 .suicide 不是 true 的時(shí)候，會(huì)觸發(fā) 'disconnect' 事件，并使得工作進(jìn)程調(diào)用 process.exit(0) 。它會(huì)保護(hù)意外的連接關(guān)閉。

worker.suicide

• {Boolean}

調(diào)用 .kill() 或 .disconnect() 后設(shè)置，在這之前是 undefined。

worker.suicide 能讓你區(qū)分出是自愿的還是意外退出，主進(jìn)程可以根據(jù)這個(gè)值，來(lái)決定是否是重新派生成工作進(jìn)程。

cluster.on('exit', function(worker, code, signal) {
  if (worker.suicide === true) {
    console.log('Oh, it was just suicide\' – no need to worry').
  }
});

// kill worker
worker.kill();

worker.send(message[, sendHandle])

• message {Object}

• sendHandle {Handle object}

這個(gè)函數(shù)和 child_process.fork() 提供的 send 方法相同。主進(jìn)程里你必須使用這個(gè)函數(shù)給指定工作進(jìn)程發(fā)消息。

在工作進(jìn)程里，你也可以用 process.send(message)。

這個(gè)例子會(huì)回應(yīng)所有來(lái)自主進(jìn)程的消息:

if (cluster.isMaster) {
  var worker = cluster.fork();
  worker.send('hi there');

} else if (cluster.isWorker) {
  process.on('message', function(msg) {
    process.send(msg);
  });
}

worker.kill([signal='SIGTERM'])

• signal {String}發(fā)送給工作進(jìn)程的殺死信號(hào)的名稱

這個(gè)函數(shù)會(huì)殺死工作進(jìn)程。在主進(jìn)程里，它會(huì)關(guān)閉 worker.process，一旦關(guān)閉會(huì)發(fā)送殺死信號(hào)。在工作進(jìn)程里，關(guān)閉通道，退出，返回代碼0。

會(huì)導(dǎo)致 .suicide 被設(shè)置。

為了保持兼容性，這個(gè)方法的別名是worker.destroy()。

注意，在工作進(jìn)程里有process.kill()，于此不同。

worker.disconnect()

在工作進(jìn)程里，這個(gè)函數(shù)會(huì)關(guān)閉所有服務(wù)器，等待 'close' 事件，關(guān)閉 IPC 通道。

在主進(jìn)程里，發(fā)給工作進(jìn)程一個(gè)內(nèi)部消息，用來(lái)調(diào)用.disconnect()

會(huì)導(dǎo)致 .suicide 被設(shè)置。

注意，服務(wù)器關(guān)閉后，不再接受新的連接，但可以接受新的監(jiān)聽(tīng)。已經(jīng)存在的連接允許正常退出。當(dāng)連接為空得時(shí)候，工作進(jìn)程的 IPC 通道運(yùn)行優(yōu)雅的退出。

以上僅能適用于服務(wù)器的連接，客戶端的連接由工作進(jìn)程關(guān)閉。

注意，在工作進(jìn)程里，存在 process.disconnect，但并不是這個(gè)函數(shù)，它是 disconnect。

由于長(zhǎng)連接可能會(huì)阻塞進(jìn)程關(guān)閉連接，有一個(gè)較好的辦法是發(fā)消息給應(yīng)用，這樣應(yīng)用會(huì)想辦法關(guān)閉它們。超時(shí)管理也是不錯(cuò)，如果超過(guò)一定時(shí)間后還沒(méi)有觸發(fā) disconnect 事件，將會(huì)殺死進(jìn)程。

if (cluster.isMaster) {
  var worker = cluster.fork();
  var timeout;

  worker.on('listening', function(address) {
    worker.send('shutdown');
    worker.disconnect();
    timeout = setTimeout(function() {
      worker.kill();
    }, 2000);
  });

  worker.on('disconnect', function() {
    clearTimeout(timeout);
  });

} else if (cluster.isWorker) {
  var net = require('net');
  var server = net.createServer(function(socket) {
    // connections never end
  });

  server.listen(8000);

  process.on('message', function(msg) {
    if(msg === 'shutdown') {
      // initiate graceful close of any connections to server
    }
  });
}

worker.isDead()

工作進(jìn)程結(jié)束，返回 true， 否則返回 false。

worker.isConnected()

當(dāng)工作進(jìn)程通過(guò) IPC 通道連接主進(jìn)程時(shí)，返回 true ，否則 false 。工作進(jìn)程創(chuàng)建后會(huì)連接到主進(jìn)程。當(dāng)disconnect事件觸發(fā)后會(huì)關(guān)閉連接。

事件: 'message'

• message {Object}

該事件和 child_process.fork() 所提供的一樣。在主進(jìn)程中您應(yīng)當(dāng)使用該事件，而在工作進(jìn)程中您也可以使用 process.on('message')。

例如，有一個(gè)集群使用消息系統(tǒng)在主進(jìn)程中統(tǒng)計(jì)請(qǐng)求的數(shù)量:

var cluster = require('cluster');
var http = require('http');

if (cluster.isMaster) {

  // Keep track of http requests
  var numReqs = 0;
  setInterval(function() {
    console.log("numReqs =", numReqs);
  }, 1000);

  // Count requestes
  function messageHandler(msg) {
    if (msg.cmd && msg.cmd == 'notifyRequest') {
      numReqs += 1;
    }
  }

  // Start workers and listen for messages containing notifyRequest
  var numCPUs = require('os').cpus().length;
  for (var i = 0; i < numCPUs; i++) {
    cluster.fork();
  }

  Object.keys(cluster.workers).forEach(function(id) {
    cluster.workers[id].on('message', messageHandler);
  });

} else {

  // Worker processes have a http server.
  http.Server(function(req, res) {
    res.writeHead(200);
    res.end("hello world\n");

    // notify master about the request
    process.send({ cmd: 'notifyRequest' });
  }).listen(8000);
}

事件: 'online'

和 cluster.on('online') 事件類似, 僅能在特定工作進(jìn)程里觸發(fā)。

cluster.fork().on('online', function() {
  // Worker is online
});

不會(huì)在工作進(jìn)程里觸發(fā)。

事件: 'listening'

• address {Object}

和 cluster.on('listening') 事件類似, 僅能在特定工作進(jìn)程里觸發(fā)。

cluster.fork().on('listening', function(address) {
  // Worker is listening
});

不會(huì)在工作進(jìn)程里觸發(fā)。

事件: 'disconnect'

和 cluster.on('disconnect') 事件類似, 僅能在特定工作進(jìn)程里觸發(fā)。

cluster.fork().on('disconnect', function() {
  // Worker has disconnected
});

事件: 'exit'

• code {Number} 正常退出時(shí)的退出代碼.

• signal {String}  使得進(jìn)程被終止的信號(hào)的名稱（比如 SIGHUP）。

和cluster.on('exit') 事件類似, 僅能在特定工作進(jìn)程里觸發(fā)。

var worker = cluster.fork();
worker.on('exit', function(code, signal) {
  if( signal ) {
    console.log("worker was killed by signal: "+signal);
  } else if( code !== 0 ) {
    console.log("worker exited with error code: "+code);
  } else {
    console.log("worker success!");
  }
});

事件: 'error'

和 child_process.fork()事件類似。

工作進(jìn)程里，你也可以用 process.on('error')。