Node.js 多进程

在 Node.js 中，你可以利用多进程来提高应用程序的性能和稳定性。Node.js 自身是单线程的，这意味着在一个进程中只能同时执行一个任务。但是，你可以通过创建多个进程来并行执行任务，从而充分利用多核 CPU 的能力。这在处理 I/O 密集型任务（如文件系统操作）或 CPU 密集型任务（如密集计算）时尤其有用。

Node.js 的 child_process 模块

child_process 模块允许你在 Node.js 应用程序中创建子进程。它可以用来执行外部命令或脚本，甚至可以用来创建并控制其他 Node.js 进程。

示例：使用 child_process 模块执行外部命令

const { exec } = require('child_process');

exec('ls -l', (error, stdout, stderr) => {
  if (error) {
    console.error(`exec error: ${error}`);
    return;
  }
  console.log(`stdout: ${stdout}`);
  console.log(`stderr: ${stderr}`);
});
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Node.js 的 cluster 模块

cluster 模块允许你创建多个工作进程（worker processes），这些进程共享同一个服务器端口。这对于充分利用多核 CPU 的性能非常有用。

示例：使用 cluster 模块创建多进程服务器

const http = require('http');
const cluster = require('cluster');
const os = require('os');

if (cluster.isMaster) {
  // Fork workers.
  for (let i = 0; i < os.cpus().length; i++) {
    cluster.fork();
  }

  // Listen for exiting workers and fork new ones.
  cluster.on('exit', (worker, code, signal) => {
    console.log(`Worker ${worker.process.pid} died`);
    cluster.fork();
  });
} else {
  // Workers can share any TCP connection
  // In this case it is an HTTP server
  http.createServer((req, res) => {
    res.writeHead(200);
    res.end('Hello World\n');
  }).listen(8000);
}
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使用 cluster 模块的详细步骤

1. 判断当前进程的角色：

   • cluster.isMaster：如果当前进程是主进程，则为 true。
   • cluster.isWorker：如果当前进程是工作进程，则为 true。

2. 创建工作进程：

   • 使用 cluster.fork() 方法创建子进程。

3. 处理进程间的通信：

   • 工作进程可以通过 process.send() 方法发送消息给主进程。
   • 主进程可以通过监听 cluster.on('message', listener) 事件来接收来自工作进程的消息。

4. 监听进程退出事件：

   • 使用 cluster.on('exit', listener) 监听工作进程的退出事件。

示例：使用 cluster 模块创建负载均衡的多进程服务器

下面是一个完整的示例，展示如何使用 cluster 模块创建一个负载均衡的多进程 HTTP 服务器。

const http = require('http');
const cluster = require('cluster');
const os = require('os');

const numCPUs = os.cpus().length;

if (cluster.isMaster) {
  console.log(`Master ${process.pid} is running`);

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

  // Listen for exiting workers and fork new ones.
  cluster.on('exit', (worker, code, signal) => {
    console.log(`Worker ${worker.process.pid} died`);
    cluster.fork();
  });
} else {
  // Workers can share any TCP connection
  // In this case it is an HTTP server
  http.createServer((req, res) => {
    res.writeHead(200);
    res.end(`Hello World from worker ${process.pid}\n`);
  }).listen(8000);

  console.log(`Worker ${process.pid} started`);
}
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处理进程间的通信

在主进程和工作进程之间进行通信也很简单。下面是一个示例，展示如何在工作进程和主进程之间发送消息。

// 主进程
if (cluster.isMaster) {
  // ...

  cluster.on('message', (worker, message, handle) => {
    console.log(`Received message from worker ${worker.process.pid}: ${message}`);
  });

  // ...
}

// 工作进程
if (cluster.isWorker) {
  // ...

  process.on('message', (message) => {
    console.log(`Received message from master: ${message}`);
  });

  process.send('Hello from worker');

  // ...
}
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总结

使用 Node.js 的 cluster 模块可以轻松创建多进程服务器，这对于提高应用的并发能力和性能非常有用。在多核系统上，通过创建多个工作进程，你可以让每个进程独立处理请求，从而更好地利用系统的资源。请注意，在实际生产环境中，你可能还需要考虑错误处理、日志记录、监控和负载均衡策略等因素。如果你有任何具体的问题或需要进一步的帮助，请随时告诉我！