NodeJS 集群模块: 为App创建集群实例

NodeJS 集群模块: 为App创建集群实例
- - Node.js 集群介绍：终极扩展策略
  - 使用集群模块开始扩展 Node.js
  - 扩展 Node.js 的两种集群策略
  - 使用集群受益的 Node.js 应用程序示例
  - 没有集群的 Node.js：不可伸缩的原则
  - 集群操作：一个扩展的 Node.js 应用程序
  - 对两个示例进行负载测试：哪个扩展效果更好？
  - 集群化限制：何时不应使用集群扩展Node.js
  - 结论

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本文介绍了在 Node.js 中进行集群处理以及如何使您的应用程序受益于扩展。您将使用集群模块以创建集群实例。您将学到：

为什么需要集群作为扩展 Node.js 应用程序的策略。
如何使用原生和 PM2 模块使用 express 创建和扩展 Node.js 集群。
集群和非集群 Node.js 应用程序之间的扩展比较。
对 Node.js 集群进行负载测试作为性能监控方法。
如果 Node.js 集群不符合您的应用设计，需要了解的事项。

在这里插入图片描述

Node.js 集群介绍：终极扩展策略

Node.js 默认情况下是单线程的运行时。这意味着运行中的 Node.js 仅利用计算机的一个核心（CPU 单元），即使任何一台计算机都有多个处理器。例如，如果您在一台有 4 个处理器的计算机上运行 Node.js 应用程序，则只使用其中一个。然而，Node.js 允许您使用集群，充分利用多核处理器，并将您的 Node.js 应用程序扩展到新的水平。

使用集群模块开始扩展 Node.js

以拥有四个处理器的计算机为例。Node.js 只会利用其处理能力的 25％。Node.js 运行一个 worker Node 来执行所有你的 Node.js 函数。这种策略在您的应用程序中运行了密集任务时会受到影响。worker Node 将在重任务进行中被阻塞。

Node.js 集群的概念是创建多个您的 Node.js 应用程序实例（worker）。这将为同一应用程序创建一个跨可用 CPU 核心分布负载的集群。在这种情况下，当您的重任务正在处理时，您的集群模块将将任何连续的任务生成到剩余的处理器中。简而言之，集群将增强应用程序的性能和可扩展性。

让我们深入学习如何添加 Node.js worker 集群并利用计算机的全部处理能力。

扩展 Node.js 的两种集群策略

如果您希望在 Node.js 中使用集群，有两种方式可以实现这一点：

使用原生 Cluster模块。
使用进程管理器，例如PM2。

原生 Cluster

Node.js 自带一个内置的集群模块。它允许您手动将 worker 分叉到可用处理器上。这样，Node.js 将跨多个子进程分配传入请求以增强可伸缩性。

使用 PM2 进行集群处理

PM2 是一个生产级流程管理器。像原生集群模块一样，PM2 具有内置的集群支持。但是，它固有地还伴随其他与生产相关的元素，例如：

零停机部署。
应用程序监控。
日志和指标管理。
自动应用程序重启。

使用集群受益的 Node.js 应用程序示例

现在您了解了 Node.js 集群以及您可以使用的方法，让我们演示如何集群对于可伸缩性是如何有利的。您将创建两个简单示例，一个不使用集群，另一个使用集群，并使用想象的用户来模拟和扩展测试以比较性能。

没有集群的 Node.js：不可伸缩的原则

由于 Node.js 是单线程的，它必须在处理应用程序内的其他任务之前完成一个任务的执行。这个概念关乎 Node.js 单线程方面，它只使用一台计算机处理器。

要演示这个工作原理，您可以使用Express创建一个简单的 Node.js 应用程序，如下所示：

const express = require("express");
const PORT = 3000;
const app = express();

// 模拟一个耗时任务
app.get("/compute", (req, res) => {
   
  const startTime = Date.now();
  // 模拟一个 10 秒的计算
  const duration = 10000;
  while (Date.now() - startTime < duration) {
   }
  res.send("计算完成！");
});

// 提供一个简单的 HTTP 请求
app.get("/hello", (req, res) => {
   
  res.send("来自 worker 进程的问候！");
});

app.listen(PORT, () => {
   
  console.log(`应用程序正在端口 ${
     PORT} 上监听`);
});