`
longzhun
  • 浏览: 371547 次
  • 性别: Icon_minigender_1
  • 来自: 北京
社区版块
存档分类
最新评论

解读Nodejs多核处理模块cluster

 
阅读更多

从零开始nodejs系列文章,将介绍如何利Javascript做为服务端脚本,通过Nodejs框架web开发。Nodejs框架是基于V8的引擎,是目前速度最快的Javascript引擎。chrome浏览器就基于V8,同时打开20-30个网页都很流畅。Nodejs标准的web开发框架Express,可以帮助我们迅速建立web站点,比起PHP的开发效率更高,而且学习曲线更低。非常适合小型网站,个性化网站,我们自己的Geek网站!!

关于作者

  • 张丹(Conan), 程序员Java,R,PHP,Javascript
  • weibo:@Conan_Z
  • blog: http://blog.fens.me
  • email: bsspirit@gmail.com

转载请注明出处:
http://blog.fens.me/nodejs-core-cluster/

nodejs-cluster

前言
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。

目录

  1. cluster介绍
  2. cluster的简单使用
  3. cluster的工作原理
  4. cluster的API
  5. master和worker的通信
  6. 用cluster实现负载均衡(Load Balance) — win7失败
  7. 用cluster实现负载均衡(Load Balance) — ubuntu成功
  8. cluster负载均衡策略的测试

1. cluster介绍

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的简单使用

我的系统环境

  • win7 64bit
  • Nodejs:v0.10.5
  • Npm:1.2.19

在win的环境中,我们通过cluster启动多核的node提供web服务。

新建工程目录:


~ D:\workspace\javascript>mkdir nodejs-cluster && cd nodejs-cluster

新建文件:app.js


~ vi app.js

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

if (cluster.isMaster) {
    console.log("master start...");

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

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

    cluster.on('exit', function(worker, code, signal) {
        console.log('worker ' + worker.process.pid + ' died');
    });
} else {
    http.createServer(function(req, res) {
        res.writeHead(200);
        res.end("hello world\n");
    }).listen(0);
}

在控制台启动node程序


~ D:\workspace\javascript\nodejs-cluster>node app.js

master start...
listening: worker 2368, Address: 0.0.0.0:57132
listening: worker 1880, Address: 0.0.0.0:57132
listening: worker 1384, Address: 0.0.0.0:57132
listening: worker 1652, Address: 0.0.0.0:57132

master是总控节点,worker是运行节点。然后根据CPU的数量,启动worker。我本地是双核双通道的CPU,所以被检测为4核,启动了4个worker。

3. 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。

4. 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

5. master和worker的通信

实现cluster的API,让master和worker相互通信。

新建文件: cluster.js


~ vi cluster.js

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

if (cluster.isMaster) {
    console.log('[master] ' + "start master...");

    for (var i = 0; i < numCPUs; i++) {
        var wk = cluster.fork();
        wk.send('[master] ' + 'hi worker' + wk.id);
    }

    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');
    });

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

    setTimeout(function () {
        eachWorker(function (worker) {
            worker.send('[master] ' + 'send message to worker' + worker.id);
        });
    }, 3000);

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

} else if (cluster.isWorker) {
    console.log('[worker] ' + "start worker ..." + cluster.worker.id);

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

    http.createServer(function (req, res) {
            res.writeHead(200, {"content-type": "text/html"});
            res.end('worker'+cluster.worker.id+',PID:'+process.pid);
    }).listen(3000);

}

控制台日志:


~ D:\workspace\javascript\nodejs-cluster>node cluster.js

[master] start master...
[worker] start worker ...1
[worker] [master] hi worker1
[worker] start worker ...2
[worker] [master] hi worker2
[master] fork: worker1
[master] fork: worker2
[master] fork: worker3
[master] fork: worker4
[master] online: worker1
[master] online: worker2
[master] message [worker] worker1 received!
[master] message [worker] worker2 received!
[master] listening: worker1,pid:6068, Address:0.0.0.0:3000
[master] listening: worker2,pid:1408, Address:0.0.0.0:3000
[master] online: worker3
[worker] start worker ...3
[worker] [master] hi worker3
[master] message [worker] worker3 received!
[master] listening: worker3,pid:3428, Address:0.0.0.0:3000
[master] online: worker4
[worker] start worker ...4
[worker] [master] hi worker4
[master] message [worker] worker4 received!
[master] listening: worker4,pid:6872, Address:0.0.0.0:3000
[worker] [master] send message to worker1
[worker] [master] send message to worker2
[worker] [master] send message to worker3
[worker] [master] send message to worker4
[master] message [worker] worker1 received!
[master] message [worker] worker2 received!
[master] message [worker] worker3 received!
[master] message [worker] worker4 received!

6. 用cluster实现负载均衡(Load Balance) -- win7失败

新建文件: server.js


~ vi server.js

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

if (cluster.isMaster) {
    console.log('[master] ' + "start master...");

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

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

} else if (cluster.isWorker) {
    console.log('[worker] ' + "start worker ..." + cluster.worker.id);
    http.createServer(function (req, res) {
        console.log('worker'+cluster.worker.id);
        res.end('worker'+cluster.worker.id+',PID:'+process.pid);
    }).listen(3000);
}

启动服务器:


~ D:\workspace\javascript\nodejs-cluster>node server.js
[master] start master...
[worker] start worker ...1
[worker] start worker ...2
[master] listening: worker1,pid:1536, Address:0.0.0.0:3000
[master] listening: worker2,pid:5920, Address:0.0.0.0:3000
[worker] start worker ...3
[master] listening: worker3,pid:7156, Address:0.0.0.0:3000
[worker] start worker ...4
[master] listening: worker4,pid:2868, Address:0.0.0.0:3000
worker4
worker4
worker4
worker4
worker4
worker4
worker4
worker4

用curl工具访问


C:\Users\Administrator>curl localhost:3000
worker4,PID:2868
C:\Users\Administrator>curl localhost:3000
worker4,PID:2868
C:\Users\Administrator>curl localhost:3000
worker4,PID:2868
C:\Users\Administrator>curl localhost:3000
worker4,PID:2868
C:\Users\Administrator>curl localhost:3000
worker4,PID:2868
C:\Users\Administrator>curl localhost:3000
worker4,PID:2868
C:\Users\Administrator>curl localhost:3000
worker4,PID:2868
C:\Users\Administrator>curl localhost:3000
worker4,PID:2868

我们发现了cluster在win中的bug,只用到worker4。果断切换到Linux测试。

7. 用cluster实现负载均衡(Load Balance) -- ubuntu成功

Linux的系统环境

  • Linux: Ubuntu 12.04.2 64bit Server
  • Node: v0.11.2
  • Npm: 1.2.21

构建项目:不多解释


~ cd :/home/conan/nodejs/
~ mkdir nodejs-cluster && cd nodejs-cluster
~ vi server.js

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

if (cluster.isMaster) {
    console.log('[master] ' + "start master...");

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

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

} else if (cluster.isWorker) {
    console.log('[worker] ' + "start worker ..." + cluster.worker.id);
    http.createServer(function (req, res) {
        console.log('worker'+cluster.worker.id);
        res.end('worker'+cluster.worker.id+',PID:'+process.pid);
    }).listen(3000);
}

启动服务器


conan@conan-deskop:~/nodejs/nodejs-cluster$ node server.js
[master] start master...
[worker] start worker ...1
[master] listening: worker1,pid:2925, Address:0.0.0.0:3000
[worker] start worker ...3
[master] listening: worker3,pid:2931, Address:0.0.0.0:3000
[worker] start worker ...4
[master] listening: worker4,pid:2932, Address:0.0.0.0:3000
[worker] start worker ...2
[master] listening: worker2,pid:2930, Address:0.0.0.0:3000
worker4
worker2
worker1
worker3
worker4
worker2
worker1

用curl工具访问


C:\Users\Administrator>curl 192.168.1.20:3000
worker4,PID:2932
C:\Users\Administrator>curl 192.168.1.20:3000
worker2,PID:2930
C:\Users\Administrator>curl 192.168.1.20:3000
worker1,PID:2925
C:\Users\Administrator>curl 192.168.1.20:3000
worker3,PID:2931
C:\Users\Administrator>curl 192.168.1.20:3000
worker4,PID:2932
C:\Users\Administrator>curl 192.168.1.20:3000
worker2,PID:2930
C:\Users\Administrator>curl 192.168.1.20:3000
worker1,PID:2925

在Linux环境中,cluster是运行正确的!!!

8. cluster负载均衡策略的测试

我们在Linux下面,完成测试,用过测试软件: siege

安装siege

~ sudo apt-get install siege

启动node cluster

~ node server.js > server.log

运行siege启动命令,每秒50个并发请求。


~ sudo siege -c 50 http://localhost:3000

HTTP/1.1 200   0.00 secs:      16 bytes ==> /
HTTP/1.1 200   0.00 secs:      16 bytes ==> /
HTTP/1.1 200   0.00 secs:      16 bytes ==> /
HTTP/1.1 200   0.01 secs:      16 bytes ==> /
HTTP/1.1 200   0.00 secs:      16 bytes ==> /
HTTP/1.1 200   0.00 secs:      16 bytes ==> /
HTTP/1.1 200   0.00 secs:      16 bytes ==> /
HTTP/1.1 200   0.01 secs:      16 bytes ==> /
HTTP/1.1 200   0.00 secs:      16 bytes ==> /
HTTP/1.1 200   0.00 secs:      16 bytes ==> /
HTTP/1.1 200   0.00 secs:      16 bytes ==> /
HTTP/1.1 200   0.02 secs:      16 bytes ==> /
HTTP/1.1 200   0.00 secs:      16 bytes ==> /
HTTP/1.1 200   0.02 secs:      16 bytes ==> /
HTTP/1.1 200   0.01 secs:      16 bytes ==> /
HTTP/1.1 200   0.01 secs:      16 bytes ==> /
.....

^C
Lifting the server siege...      done.                                                                Transactions:                    3760 hits
Availability:                 100.00 %
Elapsed time:                  39.66 secs
Data transferred:               0.06 MB
Response time:                  0.01 secs
Transaction rate:              94.81 trans/sec
Throughput:                     0.00 MB/sec
Concurrency:                    1.24
Successful transactions:        3760
Failed transactions:               0
Longest transaction:            0.20
Shortest transaction:           0.00

FILE: /var/siege.log
You can disable this annoying message by editing
the .siegerc file in your home directory; change
the directive 'show-logfile' to false.

我们统计结果,执行3760次请求,消耗39.66秒,每秒处理94.81次请求。

查看server.log文件,


~  ls -l
total 64
-rw-rw-r-- 1 conan conan   756  9月 28 15:48 server.js
-rw-rw-r-- 1 conan conan 50313  9月 28 16:26 server.log

~ tail server.log
worker4
worker1
worker2
worker4
worker1
worker2
worker4
worker3
worker2
worker1

最后,用R语言分析一下:server.log


~ R 

> df<-read.table(file="server.log",skip=9,header=FALSE)
> summary(df)
       V1
 worker1:1559
 worker2:1579
 worker3:1570
 worker4:1535

我们看到,请求被分配到worker数据量相当。所以,cluster的负载均衡的策略,应该是随机分配的。

好了,我们又学了一个很有用的技能!利用cluster可以构建出多核应用,充分的利用多CPU带业的性能吧!!

分享到:
评论

相关推荐

    nodeJs:nodejs学习的相关项目

    Nodejs cluster 多核处理模块cluster Nodejs+socket.io 聊天系统 Nodejs+socket.io 服务器监控 ##Nodejs+express4.x+boostrap web开发 项目地址: 详细参考: ##Nodejs cluster 多核处理模块cluster 项目地址: 详细...

    nodejs-redis-cluster:redis3.0的nodejs扩展,支持集群

    nodejs-redis-cluster redis3.0 的 nodejs 扩展,支持基于 nodejs npm redis url 的集群: : 更改日志 当我们向 redis 集群的一个节点发送命令时,我们可能会收到类似“ERR: MOVED 111 127.0.0.1:6379”的返回错误...

    nodejs 关于mysql模块 连接超时自动断开解决方法

    nodejs 关于mysql模块 连接超时自动断开解决方法,在这块遇到的坑,而且坑了很久才找到的,分享只为求分

    imagejs:纯 JavaScript NodeJS 图像处理模块

    一个纯 JavaScript 图像处理库。 读取和写入 JPG 和 PNG 图像文件或流,并对它们执行一些操作。 安装 npm 安装 imagejs 新的功能! 积压 图形对象(绘制和填充线条和形状) 内容 写图像 发布历史 界面 var ...

    nodejs命令行参数处理模块commander使用实例.doc

    nodejs命令行参数处理模块commander使用实例.doc

    co-fs, nodejs核心fs模块 thunk"co".zip

    co-fs, nodejs核心fs模块 thunk"co" node 核心 fs 包装函数,返回 co的thunk 。安装$ npm install co-fs示例使用所有常规的非同步fs函数,无回调地狱:var json = yield fs.readFile('

    NodeJS文件系统模块AnyFS.zip

    AnyFS是一个 NodeJS 的文件系统模块。提供一致的API,支持多种虚拟文件系统,支持插件扩展。 目前支持的文件系统如下:DropboxAWS S3 FTP Memory 通过vinyl-fs插件,AnyFS可以与Gulp无缝集成使用。...

    Nodejs中解决cluster模块的多进程如何共享数据问题

    本篇文章主要介绍了Nodejs中解决cluster模块的多进程如何共享数据问题,有需要的可以了解一下。

    NodeJS学习笔记和代码

    5. **集群(Cluster)**:NodeJS的集群模块可以利用多核CPU,提高服务性能。 至于`nodedemo`,这可能是一个包含实际代码示例的文件或目录,可能涵盖如下内容: 1. **Hello World**:基础的HTTP服务器示例,展示如何...

    nodejs基于mssql模块连接sqlserver数据库的简单封装操作示例.docx

    Node.js 基于 mssql 模块连接 SQL Server 数据库的简单封装操作示例 Node.js 是一个基于 JavaScript 的服务器端运行环境,使用 Node.js 可以轻松地连接各种数据库,包括 SQL Server。在本文中,我们将介绍如何使用...

    nodejs与phantomjs通讯模块

    pantomjs模块监听页面的OnAlert事件,用来处理nodejs发过来的命令。 nodejs与pantomjs通过监听来进行通讯。它们之间的桥梁就是那个被pantomjs模块创建的页面。 1) 主程序调用nodejs模块,并执行模块方法。 2) ...

    nodejs os 操作系统模块示例

    这是nodejs操作系统os的示例模块,该文件包含了nodejs对os操作系统的各种调用方法示例,在安装好nodejs的前提下,可以直接使用ts-node运行查看

    nodejs 使用nodejs-websocket模块实现点对点实时通讯

    nodejs-websocket模块是Node.js中用于创建websocket服务器的一个简单而强大的模块。通过nodejs-websocket模块,开发者可以快速搭建出支持点对点通信的服务端和客户端。 在服务端,首先需要安装nodejs-websocket模块...

    NodeJS C++,打印机模块源码

    6. **异步处理**:为了保持NodeJS的非阻塞特性,C++模块可能使用回调、Promise或者async/await来处理异步打印任务。 7. **测试和示例**:项目可能包含测试脚本来验证模块的功能,以及示例JavaScript代码展示如何在...

    Node.js中的cluster模块深入解读

    NodeJS引入了Cluster模块试图简化这些体力劳动,使用Cluster模块可以运行并管理多个实例进程,下面这篇文章主要给大家介绍了关于Node.js中cluster模块的相关资料,需要的朋友可以参考借鉴,下面来一起看看吧

    nodejs + mysql 事务处理问题

    nodejs + mysql 事物处理问题 呵呵 看了就知道 记得npm install啊 需要的东西啊 本想免费 苦于没积分 ,需要的的同学,给点分吧

    nodejs的event模块例子

    event.on(),event.emit()

    nodejs使用http模块发送get与post请求的方法示例

    本文实例讲述了nodejs使用http模块发送get与post请求的方法。分享给大家供大家参考,具体如下: GET请求 var http = require('http'); var querystring = require('querystring'); var data = { a: 123, time: ...

    NodeJS中文文档精编.pdf 全文免费

    NodeJS 中的模块使用 exports 对象来向外暴露成员,而 require 函数用来引入模块。exports 是一个对象,require 函数由 Node 提供,它返回的对象其实是 module 对象中的 exports 对象。 NodeJS 的应用非常广泛,...

Global site tag (gtag.js) - Google Analytics