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/
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
- cluster介绍
- cluster的简单使用
- cluster的工作原理
- cluster的API
- master和worker的通信
- 用cluster实现负载均衡(Load Balance) — win7失败
- 用cluster实现负载均衡(Load Balance) — ubuntu成功
- 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!!
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基于Bode的引线补偿器设计 计算给定G、相位裕度、交叉频率和安全裕度要求的引线补偿器。 计算给定电厂G、PM和Wc要求的铅补偿器,并运行ControlSystemDesigner进行验证。
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包括:源程序工程文件、Proteus仿真工程文件、配套技术手册等 1、采用51/52单片机作为主控芯片; 2、采用数码管显示计时秒数,单个操作均为20秒; 3、采用继电器控制进水、排水; 4、采用L298驱动电机; 5、具有强洗、标准洗、弱洗、甩干四种模式; 6、强洗流程:进水、三轮洗涤、排水、甩干、进水、漂洗、排水、甩干; 7、标准洗流程:进水、两轮洗涤、排水、甩干、进水、漂洗、排水、甩干; 8、弱洗流程:进水、一轮洗涤、排水、甩干、进水、漂洗、排水、甩干;
内容概要:本文详细介绍了如何利用MATLAB 2018b搭建微电网并网逆变器模型,采用电压电流双环控制配合SPWM调制技术,实现稳定的并网控制。文中涵盖了PI参数整定、下垂系数计算、SPWM载波生成、PLL改进等多个关键技术环节,并分享了调试经验和常见问题解决方案。通过具体的代码示例展示了各模块的具体实现方法,强调了电流环和电压环的设计要点以及下垂控制的应用。 适合人群:具有一定电力电子和控制系统基础知识的研究人员和技术人员,尤其是从事微电网研究和开发的专业人士。 使用场景及目标:适用于希望深入了解微电网并网控制机制及其具体实现方式的学习者和从业者。主要目标是掌握电压电流双环控制与SPWM调制相结合的方法,理解下垂控制的工作原理,并能够独立完成相关系统的建模与调试。 其他说明:文中提供的代码片段可以直接用于MATLAB/Simulink环境进行实验验证,同时附带了许多宝贵的实践经验,如参数选择、波形分析等,有助于提高实际项目的成功率。此外,还特别提到了一些容易被忽视但至关重要的细节,比如载波频率设置、死区时间和谐波抑制等问题。