NodejsでマルチコアCPUをオンラインで使用する方法-フロントエンドQ&A-php.cn

NodejsでマルチコアCPUをオンラインで使用する方法

PHPz

リリース： 2023-05-18 11:47:07

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コンピュータハードウェアテクノロジの継続的な更新に伴い、プロセッサコアの数も徐々に増加しています。現在、多くのコンピューターにはマルチコア CPU が搭載されており、コンピューターリソースをより効率的に使用してアプリケーションの処理を高速化できます。ただし、マルチコア CPU を最大限に活用するには、アプリケーションを最適化する必要があります。この記事では、Node.js アプリケーションでマルチコア CPU を最大限に活用する方法について説明します。

Node.js は、イベント駆動型のノンブロッキング I/O モデルに基づくサーバーサイド JavaScript 言語であり、効率的な I/O 機能、軽量なフットプリント、迅速な開発効率で高く評価されています。。ただし、マルチコア CPU では、Node.js はデフォルトで 1 つの CPU コアしか使用できないため、Node.js アプリケーションのパフォーマンスが非常に低くなる可能性があります。マルチコアCPUを最大限に活用したい場合は、Node.jsのクラスターモジュールを使用する必要があります。

クラスターモジュールは Node.js のコアモジュールです。Node.js アプリケーションを複数のサブプロセスに分散できます。各サブプロセスは独立して実行され、マルチコア CPU を利用できます。クラスターモジュールを使用すると、Node.js アプリケーションをシンプルで簡単に拡張できる状態に保ちながら、そのパフォーマンスを効果的に向上させることができます。

クラスターモジュールを使用するいくつかの方法を次に示します。

メインプロセスの作成

クラスターモジュールを使用する前に、最初にメインプロセスを作成する必要があります。メインプロセスは、実際のビジネスロジックを処理しないプロセスであり、主なタスクは子プロセスを管理することです。マスタープロセスは、クラスターモジュールのマスター属性を使用して作成できます。

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

if (cluster.isMaster) {
  console.log(`主进程 ${process.pid} 正在运行`);
  
  // Fork workers.
  for (let i = 0; i < numCPUs; i++) {
    cluster.fork();
  }
  
  cluster.on('exit', (worker, code, signal) => {
    console.log(`工作进程 ${worker.process.pid} 已经退出`);
  });
} else {
  console.log(`工作进程 ${process.pid} 已经启动`);
  
  // TODO: 实际的业务逻辑处理
}

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このコード例では、cluster.isMaster 属性を使用して、現在のプロセスがマスタープロセスであるかどうかを確認します。それがメインプロセスの場合、複数の子プロセスを開始し、その終了イベントをリッスンします。ワーカープロセスの場合は、実際のビジネスロジックを処理します。

ホットコードのリロード

実際の開発プロセスでは、コードの変更が頻繁に発生します。すべての子プロセスの再起動を避けるために、クラスターモジュールはワーカープロセスを再起動するホットリロード方法を提供します。信号イベントをリッスンするには、cluster.on('SIGUSR2', ...) を使用できます。信号が受信されたら、すべての子プロセスを再起動します:

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

function startWorker() {
  const worker = cluster.fork();
  console.log(`工作进程 ${worker.id} 已经启动`);
}

if (cluster.isMaster) {
  console.log(`主进程 ${process.pid} 正在运行`);
  
  // Fork workers.
  for (let i = 0; i < numCPUs; i++) {
    startWorker();
  }
  
  cluster.on('exit', (worker, code, signal) => {
    console.log(`工作进程 ${worker.process.pid} 已经退出，重启中...`);
    startWorker();
  });
  
  cluster.on('SIGUSR2', () => {
    console.log('收到信号，重启所有工作进程...');
    const workers = Object.values(cluster.workers);
    
    const restartWorker = (workerIndex) => {
      const worker = workers[workerIndex];
      if (!worker) return;
      
      worker.on('exit', () => {
        if (!worker.exitedAfterDisconnect) return;
        console.log(`工作进程 ${worker.process.pid} 重新启动`);
        startWorker();
        restartWorker(workerIndex + 1);
      });
      
      worker.disconnect();
    }
    
    restartWorker(0);
  });
  
} else {
  console.log(`工作进程 ${process.pid} 已经启动`);
  
  // TODO: 实际的业务逻辑处理
}

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このサンプルコードでは、SIGUSR2 信号を受信すると、、SIGTERM シグナルがすべてのワーカープロセスに送信され、正常にシャットダウンしてから再起動されます。

共有サーバーポート

Node.js では、複数のプロセスが同じサーバーポートを共有できます。このアプローチにより、各ワーカープロセスが受信接続を処理できるようになり、アプリケーションのパフォーマンスが向上します。クラスターモジュールを使用する場合、次のコードを使用してサーバーポートを共有できます:

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

if (cluster.isMaster) {
  console.log(`主进程 ${process.pid} 正在运行`);
  
  // Fork workers.
  for (let i = 0; i < numCPUs; i++) {
    cluster.fork();
  }
  
  cluster.on('exit', (worker, code, signal) => {
    console.log(`工作进程 ${worker.process.pid} 已经退出`);
  });
} else {
  console.log(`工作进程 ${process.pid} 已经启动`);
  
  const server = http.createServer((req, res) => {
    res.writeHead(200);
    res.end('你好世界
');
  });
  
  server.listen(3000, (err) => {
    if (err) throw err;
    console.log(`工作进程 ${process.pid} 正在监听3000端口`);
  });
}

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このコード例では、各ワーカープロセスはポート 3000 でリッスンします。受信接続が受信されると、サーバーはそれを別のワーカープロセスにルーティングし、アプリケーションのパフォーマンスを向上させます。

概要

クラスターモジュールを使用すると、Node.js アプリケーションがマルチコア CPU 上のコンピューターリソースを最大限に活用できるようになります。クラスターモジュールを使用する場合は、次の点に注意する必要があります。