写了一个简单的NodeJS实现的进程间通信的例子

1. cluster介绍

大家都知道nodejs是一个单进程单线程的服务器引擎,不管有多么的强大硬件,只能利用到单个CPU进行计算。所以,有人开发了第三方的cluster,让node可以利用多核CPU实现并行。随着nodejs的发展,让nodejs上生产环境,就必须是支持多进程多核处理!在V0.6.0版本,Nodejs内置了cluster的特性。自此,Nodejs终于可以作为一个独立的应用开发解决方案,映入大家眼帘了。

cluster是一个nodejs内置的模块,用于nodejs多核处理。cluster模块,可以帮助我们简化多进程并行化程序的开发难度,轻松构建一个用于负载均衡的集群。

2. cluster的工作原理

每个worker进程通过使用child_process.fork()函数,基于IPC(Inter-Process Communication,进程间通信),实现与master进程间通信。

当worker使用server.listen(...)函数时 ,将参数序列传递给master进程。如果master进程已经匹配workers,会将传递句柄给工人。如果master没有匹配好worker,那么会创建一个worker,再传递并句柄传递给worker。

在边界条件,有3个有趣的行为:
注:下面server.listen(),是对底层“http.Server-->net.Server”类的调用。

  • 1. server.listen({fd: 7}):在master和worker通信过程,通过传递文件,master会监听“文件描述为7”,而不是传递“文件描述为7”的引用。
  • 2. server.listen(handle):master和worker通信过程,通过handle函数进行通信,而不用进程联系
  • 3. server.listen(0):在master和worker通信过程,集群中的worker会打开一个随机端口共用,通过socket通信,像上例中的57132

当多个进程都在 accept() 同样的资源的时候,操作系统的负载均衡非常高效。Node.js没有路由逻辑,worker之间没有共享状态。所以,程序要设计得简单一些,比如基于内存的session。

因为workers都是独力运行的,根据程序的需要,它们可以被独立删除或者重启,worker并不相互影响。只要还有workers存活,则master将继续接收连接。Node不会自动维护workers的数目。我们可以建立自己的连接池。

3. cluster的API

官网地址:http://nodejs.org/api/cluster.html#cluster_cluster

cluster对象
cluster的各种属性和函数

  • cluster.setttings:配置集群参数对象
  • cluster.isMaster:判断是不是master节点
  • cluster.isWorker:判断是不是worker节点
  • Event: 'fork': 监听创建worker进程事件
  • Event: 'online': 监听worker创建成功事件
  • Event: 'listening': 监听worker向master状态事件
  • Event: 'disconnect': 监听worker断线事件
  • Event: 'exit': 监听worker退出事件
  • Event: 'setup': 监听setupMaster事件
  • cluster.setupMaster([settings]): 设置集群参数
  • cluster.fork([env]): 创建worker进程
  • cluster.disconnect([callback]): 关闭worket进程
  • cluster.worker: 获得当前的worker对象
  • cluster.workers: 获得集群中所有存活的worker对象

worker对象
worker的各种属性和函数:可以通过cluster.workers, cluster.worket获得。

  • worker.id: 进程ID号
  • worker.process: ChildProcess对象
  • worker.suicide: 在disconnect()后,判断worker是否自杀
  • worker.send(message, [sendHandle]): master给worker发送消息。注:worker给发master发送消息要用process.send(message)
  • worker.kill([signal='SIGTERM']): 杀死指定的worker,别名destory()
  • worker.disconnect(): 断开worker连接,让worker自杀
  • Event: 'message': 监听master和worker的message事件
  • Event: 'online': 监听指定的worker创建成功事件
  • Event: 'listening': 监听master向worker状态事件
  • Event: 'disconnect': 监听worker断线事件
  • Event: 'exit': 监听worker退出事件

4. master和worker的通信的例子

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

if (cluster.isMaster) {
    console.log('[master] ' + "master started, pid:" + process.pid);

    cluster.on('fork', function (worker) {
        console.log('[master] ' + 'fork: worker' + worker.id);
    });

    cluster.on('online', function (worker) {
        console.log('[master] ' + 'online: worker' + worker.id);
    });

    cluster.on('listening', function (worker, address) {
        console.log('[master] ' + 'listening: worker' + worker.id + ',pid:' + worker.process.pid + ', address:' + address.address + ":" + address.port);
    });

    cluster.on('disconnect', function (worker) {
        console.log('[master] ' + 'disconnect: worker' + worker.id);
    });

    cluster.on('exit', function (worker, code, signal) {
        console.log('[master] ' + 'exit worker' + worker.id + ' died, try to fork a new worker.');
        cluster.fork();
    });

    for (var i = 0; i < numCPUs; i++) {
        cluster.fork();
    }

    Object.keys(cluster.workers).forEach(function (id) {
        cluster.workers[id].on('message', function (msg) {
            console.log('[master] ' + 'received msg:' + msg + 'from worker' + id);
        });
    });

    function eachWorker(callback) {
        for (var id in cluster.workers) {
            callback(cluster.workers[id]);
        }
    }

    var i = 0;
    setTimeout(function () {
        eachWorker(function (worker) {
            i++;
            worker.send('[master] ' + 'send msg ' + i + ' to worker' + worker.id);
        });
    }, 3000);

} else if (cluster.isWorker) {
    console.log('[worker] ' + "worker" + cluster.worker.id + " started, pid:" + process.pid);

    process.on('message', function (msg) {
        console.log('[worker] worker' + cluster.worker.id + ' received msg:' + msg);
        process.send('[worker] send msg ' + cluster.worker.id + ' to master.');
    });

    http.createServer(function (req, res) {
        var response = 'worker received request, id:' + cluster.worker.id + ',pid:' + process.pid;
        console.log(response);
        res.writeHead(200, { "content-type": "text/html" });
        res.end(response);
    }).listen(5000);

}
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