cluster 模块是 Node.js 提供的一个用于多进程的模块，它可以轻松地创建一组共享同一个服务器端口的子进程（worker进程）。通过使用 cluster 模块，可以充分利用多核系统，提高应用程序的性能和可靠性。
基本原理
cluster 模块基于 child_process 模块，但它专门设计用于创建多个 Node.js 进程（worker进程），这些进程可以共享同一个服务器端口。它通过主进程（主进程）和工作进程的模型来实现这一点：
- 主进程：负责管理所有的工作进程。
- 工作进程：处理实际的客户端请求。
主进程可以根据需要启动和管理多个工作进程。每个工作进程都是一个独立的 Node.js 进程。
注意关于连接：实际cluster module支持两种连接处理方式。
- 一种是由master监听并分发给worker，拿到worker结果后在返回给请求端。 这样master和请求端之间是http通信，master和worker之间是IPC通信，master类似一个agent，用于连接请求端和worker之间。（注：进程间通信（IPC - Interprocess communication）
- 一种是master监听后通知相关worker，worker直接连接connection到请求端进行交互。
第二种看起来性能更好，但在实际中由于系统调度等原因表现不佳，无法做到很好的负载，所以一般用第一种。(refs: https://nodejs.org/api/cluster.html#cluster_how_it_works)
图示
使用 cluster 模块的基本步骤
-
检查是否是主进程：使用
cluster.isMaster或cluster.isPrimary检查当前进程是否是主进程。 - 主进程创建工作进程：如果是主进程，创建工作进程。
- 工作进程执行服务器代码：如果是工作进程，执行服务器代码。
以下是一个示例，展示如何使用 cluster 模块创建一个简单的 HTTP 服务器，该服务器可以使用多个工作进程来处理请求：
const cluster = require("node:cluster");
const http = require("node:http");
const numCPUs = require("node:os").cpus().length;
if (cluster.isPrimary) {
console.log(`主进程 ${process.pid} 正在运行`);
// 根据 CPU 核心数创建工作进程
for (let i = 0; i < numCPUs; i++) {
cluster.fork();
}
cluster.on("exit", (worker, code, signal) => {
console.log(`工作进程 ${worker.process.pid} 已退出`);
});
} else {
// 工作进程可以共享任何 TCP 连接
// 在本例中是一个 HTTP 服务器
http
.createServer((req, res) => {
let workerPid = process.pid;
res.writeHead(200);
res.end(`hello world, I am worker ${workerPid}\\n`);
})
.listen(8000);
console.log(`工作进程 ${process.pid} 已启动`);
}
cluster优势
- 性能提升：通过使用多个工作进程，可以充分利用多核 CPU，提升应用的并发处理能力。
- 可靠性：如果一个工作进程崩溃，不会影响其他工作进程，主进程可以重启崩溃的工作进程。
- 负载均衡：多个工作进程可以共享同一个服务器端口，自动实现负载均衡。
总结
cluster 模块提供了一种简单而强大的方式来实现 Node.js 应用的多进程处理，从而提高性能和可靠性。通过主进程和工作进程的模型，可以轻松地创建和管理多个工作进程，并让它们共享同一个服务器端口以处理高并发请求。
最后思考
最后留个思考问题，大家有没想过对于http服务，比如下面这个启动http server监听8000端口， nodejs cluster 里面可以起多个子进程， 但是如果分别起2个进程监听相同端口 比如下面这个代码连续执行两次，则后启动的进程会提示端口被占用，这是为什么 ？
有知道的小伙伴欢迎评论区留言，也欢迎大家多多点赞，点赞过20个，公布答案。
// httpServer.js
const http = require("node:http");
http
.createServer((req, res) => {
let workerPid = process.pid;
res.writeHead(200);
res.end(`hello world, I am worker ${workerPid}\n`);
})
.listen(8000);
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