Nodejs如何通过构建Cluster模块实现多线程Workerthreads的长尾词？

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目录前言Cluster多进程实现原理Cluster事件Worker threads多线程模型多线程支持总结前言前两天我们介绍了使用Node.js中的child_process模块创建多个子进程，同时利用进程间通信实现并发执行。

目录前言Cluster多进程实现原理Cluster事件Worker threads多线程模型多线程支持总结ClusterNode.js通过cluster模块可以创建多个子进程，以利用多核CPU的优势，提高程序的性能。

多进程通过cluster模块，可以创建多个子进程，每个子进程可以独立运行，共享相同的内存空间。

实现原理Node.js通过共享文件描述符和端口来实现进程间的通信。

Cluster事件cluster模块提供了多种事件，如'signal'、'exit'等，用于监听和处理子进程的生命周期。

Worker threadsNode.js从v10开始引入了Worker threads，允许在Node.js进程中创建多个线程。

多线程模型Worker threads使用多线程模型，每个线程独立运行，互不干扰。

多线程支持Node.js提供了多种API支持多线程编程，如'worker_threads'模块。

总结通过使用Node.js的cluster和Worker threads模块，我们可以有效地利用多核CPU，提高程序的性能。

目录

• 前言
• Cluster 多进程
• 实现原理
• cluster事件
• Worker threads多线程
• V8 多线程模型
• 多线程支持
• 总结

前言

前两天我们介绍了使用 Nodejs 中的 child_process 模块创建多个子进程，同时利用进程间通信的API构建了一个集群式的Web服务器。实际上，你可以通过 cluster 模块更方便的完成这一操作。

但是，cluster 创建的进程之间无法共享内存，通信必须使用 JSON 格式，有一定的局限性和性能问题。如果你不想要进程隔离，可以使用 worker_thread 模块，它允许在一个 Node.js 实例中运行多个应用程序线程。相比创建多个进程更轻量，并且可以共享内存。

进程间通过传输 ArrayBuffer 实例或共享 SharedArrayBuffer 实例来做到这一点，对数据格式没有太多要求。但是要注意，数据中不能包含函数。

Cluster 多进程

我们可以使用 cluster 模块提供的API重构昨天的案例：

// master.js const cl = require("cluster"); const cpus = require("os").cpus().length; // 修改默认的 fork() 方法配置 cl.setupPrimary({ exec: 'worker.js' }); for(let i = 0; i < cpus; i++) { cl.fork(); }; cl.on('listening', (data) => { console.log(`listenning on: ${data.id}--${data.process.pid}`); }); cl.on('exit', (data, code, signal) => { console.log(`exited: ${data.id}--${data.process.pid}, kill code: $[code], signal: ${signal}`); cl.fork(); });

子进程依旧使用昨天的代码：

const http = require("http"); const server = http.createServer((req, res) => { res.writeHead(200, { "Content-Type": "text/plain" }); res.end("Hello,World!" + process.pid); // 抛出异常，捕获后终止进程 throw new Error('throw exception'); }).listen(1337); // 捕获异常后终止进程 process.on('uncaughtException', (err) => { // 停止接收新的连接 server.close((data) => { console.log(`worker: ${process.pid} is stopping!`); process.exit(1); }) // 避免长连接请求长时间无法终止，5s后自动终止 setTimeout(() => { process.exit(1); }, 5000) });

执行 node master.js，会得到与昨天利用 child_process 模块创建子进程集群相同的效果。

同样，你可以使用官方推荐的写法，利用 cluster.isPrimary 和 cluster.isWorker 来判断当前进程是否为主进程：

const cluster = require('node:cluster'); const http = require('node:http'); const numCPUs = require('node:os').cpus().length; const process = require('node:process'); if (cluster.isPrimary) { console.log(`Primary ${process.pid} is running`); // Fork workers. for (let i = 0; i < numCPUs; i++) { cluster.fork(); } cluster.on('exit', (worker, code, signal) => { console.log(`worker ${worker.process.pid} died`); }); } else { // Workers can share any TCP connection // In this case it is an HTTP server http.createServer((req, res) => { res.writeHead(200); res.end('hello world\n'); }).listen(1337); console.log(`Worker ${process.pid} started`); };

实现原理

事实上，cluster 模块就是将 child_process 和 net 模块的API组合起来实现的。cluster启动时，进程会在内部启动TCP服务器。而在调用 cluster.fork() 复制子进程时，会将这个TCP服务器端 Socket 的句柄发送给工作进程。如果进程是通过 cluster.fork() 复制出来的，那么它的环境变量里就存在 NODE_UNIQUE_ID。如果工作进程中存在 listen() 侦听网络端口的调用，它将拿到该句柄，再通过 SO_REUSEADDR 端口重用，从而实现多个子进程共享端口。对于正常方式启动的进程，则不存在句柄共享和传递等过程。

在 cluster 内部隐式创建TCP服务器的方式对使用者是透明的，你不需要自己手动去实现句柄的传递，但也正是因此，它无法像使用 child_process 那样灵活。在 child_process 中你可以自行控制句柄的传送，因此可以灵活地控制工作进程，甚至控制多组工作进程。

cluster事件

• Event: disconnect 主进程和工作进程之间IPC通道断开后会触发该事件。
• Event: exit 有工作进程退出时触发该事件。
• Event: fork 复制一个工作进程后触发该事件。
• Event: listening 工作进程中调用 listen() 后，发送该消息给主进程，主进程收到后，触发该事件。
• Event: message
• Event: online fork好一个工作进程后，工作进程主动发送该消息给主进程，主进程收到消息后，触发该事件。
• Event: setup .setupPrimary() 方法执行后触发