我們已經(jīng)知道Node.js是單線程的，這意味著它將在可能具有多個(gè)內(nèi)核的系統(tǒng)中使用處理器的單個(gè)內(nèi)核。盡管它可以很好地處理單線程系統(tǒng)的負(fù)載，但肯定有優(yōu)化的空間，集群模塊是這樣做的一種方式。
引入群集模塊是為了通過在多個(gè)處理器內(nèi)核上運(yùn)行工作進(jìn)程/子進(jìn)程來擴(kuò)展應(yīng)用程序執(zhí)行。這些進(jìn)程共享相同的服務(wù)器端口，但即使使用相同的端口，這些進(jìn)程在一天結(jié)束時(shí)也是獨(dú)立的進(jìn)程。因此，他們每個(gè)人都有自己的 V8 實(shí)例、事件循環(huán)、自己的內(nèi)存以及所有爵士樂。這些進(jìn)程使用 IPC(進(jìn)程間通信)通道與父進(jìn)程進(jìn)行通信。在學(xué)習(xí)本教程的過程中，我們將查看所有功能，因此讓我們深入研究一下。
我們?cè)噲D解決的問題
讓我們通過鍵入 來快速設(shè)置節(jié)點(diǎn)項(xiàng)目。(為了方便起見，我將添加快遞，但你不一定非要這樣做)。通過鍵入 來安裝快速和負(fù)載測(cè)試。我們將在本教程的后面部分使用 loadtest 來了解使用群集模塊獲得的性能優(yōu)勢(shì)。安裝后，創(chuàng)建一個(gè)名為 nonCluster 的文件.js并復(fù)制此代碼(此文件將包含不帶群集模塊的代碼，以便進(jìn)行比較)。npm init -ynpm i express loadtest
這是一個(gè)非常簡(jiǎn)單的快速應(yīng)用程序，有2個(gè)請(qǐng)求。終結(jié)點(diǎn)執(zhí)行 CPU 密集型任務(wù)，從而阻止事件循環(huán)。終結(jié)點(diǎn)會(huì)立即返回響應(yīng)。簡(jiǎn)單!/heavy/light
現(xiàn)在運(yùn)行服務(wù)器，先向終結(jié)點(diǎn)發(fā)出請(qǐng)求，然后再向終結(jié)點(diǎn)發(fā)出請(qǐng)求。終端節(jié)點(diǎn)顯然需要時(shí)間，但您會(huì)注意到終端節(jié)點(diǎn)也花費(fèi)了相同的時(shí)間。這是因?yàn)槎它c(diǎn)占用了計(jì)算請(qǐng)求的時(shí)間，因此阻塞了事件循環(huán)。因此，在請(qǐng)求之后發(fā)出的任何請(qǐng)求現(xiàn)在都必須等待其完成。/heavy/light/heavy/light/heavy/heavy
問題的解決方案
因此，為了避免這種阻塞，讓我們添加集群模塊。在名為 cluster.js的新文件中，復(fù)制以下代碼：
讓我們來分解一下。最初，當(dāng)您有一個(gè)進(jìn)程時(shí)，它會(huì)解析所有傳入的請(qǐng)求。現(xiàn)在我們使用的是群集模塊，將有 2 種類型的進(jìn)程。父/主進(jìn)程和子進(jìn)程。最初，當(dāng)服務(wù)器啟動(dòng)時(shí)，它將啟動(dòng)一組進(jìn)程。之后，每當(dāng)有人向服務(wù)器發(fā)出請(qǐng)求時(shí)，父進(jìn)程就會(huì)將請(qǐng)求定向到子進(jìn)程(主要以輪循機(jī)制方式)。然后，子進(jìn)程將最終解決該請(qǐng)求。
在塊內(nèi)，我們將檢查當(dāng)前進(jìn)程是否是父進(jìn)程。群集模塊具有一個(gè)名為 的屬性，該屬性允許您知道當(dāng)前進(jìn)程是子進(jìn)程還是父進(jìn)程。如果是父進(jìn)程，則使用 fork 方法創(chuàng)建群集。(我們只啟動(dòng)與系統(tǒng)中存在的內(nèi)核總數(shù)相等的進(jìn)程，以避免調(diào)度開銷。
如果它不是父進(jìn)程，則意味著它是一個(gè)子進(jìn)程。因此，這個(gè)子進(jìn)程現(xiàn)在實(shí)際上負(fù)責(zé)解析請(qǐng)求。它將具有所有API端點(diǎn)及其相應(yīng)的邏輯。ifisMaster
分叉新工作線程后，它將以事件進(jìn)行響應(yīng)。我們將在父級(jí)上偵聽此事件，以查看是否按預(yù)期創(chuàng)建了所有進(jìn)程。online
當(dāng)工作線程死亡時(shí)，群集模塊會(huì)發(fā)出一個(gè)事件。因此，為了不使我們的應(yīng)用程序停機(jī)，我們將在新進(jìn)程出現(xiàn)故障時(shí)分叉。這樣，我們將始終啟動(dòng)并運(yùn)行一組進(jìn)程，即使任何其他進(jìn)程因任何有意或無意的原因而關(guān)閉。exit
好吧，這看起來不錯(cuò)。現(xiàn)在，如果運(yùn)行此文件并發(fā)出相同的請(qǐng)求(首先向終結(jié)點(diǎn)發(fā)出請(qǐng)求，然后向終結(jié)點(diǎn)發(fā)出請(qǐng)求)，則會(huì)看到它按預(yù)期工作，而不會(huì)阻塞事件循環(huán)。因此，添加一組進(jìn)程確實(shí)有幫助。現(xiàn)在，讓我們使用負(fù)載測(cè)試包來執(zhí)行一些相對(duì)繁重的測(cè)試。/heavy/light
由于群集應(yīng)用程序已在運(yùn)行，因此讓我們先對(duì)其進(jìn)行測(cè)試。鍵入以運(yùn)行測(cè)試。(如果您沒有全局安裝負(fù)載測(cè)試，只需在命令開頭添加 npx 即可。loadtest -n 1000 -c 100
-n 表示我設(shè)置為 1000 的請(qǐng)求總數(shù)。
-c 代表并發(fā)。它基本上將模擬一個(gè)真實(shí)世界的環(huán)境，其中應(yīng)用程序同時(shí)從多個(gè)客戶端接收請(qǐng)求，在這種情況下，它將是100個(gè)同時(shí)客戶端。
這些是“群集”應(yīng)用程序的匯總結(jié)果。
現(xiàn)在，讓我們切換到“非群集”應(yīng)用程序，并再次運(yùn)行相同的測(cè)試。
使用群集時(shí)，整體性能明顯有顯著提高。但有一個(gè)問題。這兩項(xiàng)測(cè)試都是針對(duì)端點(diǎn)的，這是一個(gè) CPU 密集型操作。讓我們嘗試運(yùn)行相同的測(cè)試，但這次是針對(duì)終結(jié)點(diǎn)。/heavy/light
驚喜，驚喜。在此示例中，使用群集時(shí)，我們的性能實(shí)際上相對(duì)較差。為什么?
你看，Node.js主要是為I/O操作設(shè)計(jì)的，在大多數(shù)情況下，它不會(huì)阻塞事件循環(huán)。因此，由于它知道如何處理這些類型的操作，因此添加額外的進(jìn)程并將請(qǐng)求路由到這些進(jìn)程中的每一個(gè)最終都是很可能不需要的開銷。但是，在 CPU 密集型阻塞操作的情況下，最好在確實(shí)需要群集的進(jìn)程之間拆分請(qǐng)求數(shù)。
因此，它最終歸結(jié)為您的應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)目的。如果你有一個(gè)微服務(wù)架構(gòu)，并且有一個(gè)特定的服務(wù)來處理 CPU 密集型操作，你可以為該特定服務(wù)啟動(dòng)一個(gè)集群，其余的可以由你的單線程節(jié)點(diǎn)進(jìn)程處理。
所以，這就是你在 Node.js應(yīng)用程序中使用集群的方式。它有自己的一組警告，在將其添加到代碼庫(kù)之前，您需要了解它們。
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