Nodejs-cluster 모듈에 대해 이야기하고 사용 방법을 소개하겠습니다.

이 기사에서는 node의 Nodejs-cluster 모듈을 살펴보고 Nodejs-cluster 모듈의 사용법을 소개하겠습니다.

때때로 면접관이 nodejs여러 프로세스를 시작하는 방법을 알려주시기 바랍니다. 이제 클러스터 모듈의 사용법을 살펴보겠습니다.

기본 사용법

Node.js는 기본적으로 단일 프로세스에서 실행됩니다. 32비트 시스템의 경우 최대 512MB, 64비트 시스템의 경우 최대 1GB의 메모리를 사용할 수 있습니다. 멀티 코어 CPU가 있는 컴퓨터의 경우 코어 하나만 실행되고 다른 코어는 유휴 상태이므로 이는 매우 비효율적입니다. 이 문제를 해결하기 위해 클러스터 모듈이 제안되었습니다.

클러스터 모듈을 사용하면 기본 프로세스와 여러 작업자 프로세스를 설정할 수 있으며, 기본 프로세스는 작업자 프로세스의 실행을 모니터링하고 조정합니다. 작업자는 프로세스 간 통신을 사용하여 메시지를 교환합니다. 클러스터 모듈에는 로드 밸런서가 내장되어 있으며 라운드 로빈 알고리즘을 사용하여 작업자 프로세스 간의 로드를 조정합니다. 실행 시 새로 설정된 링크는 모두 메인 프로세스에 의해 완료되고, 이후 메인 프로세스는 지정된 작업자 프로세스에 TCP 연결을 할당합니다.

var cluster = require('cluster');
var os = require('os');

if (cluster.isMaster){
  for (var i = 0, n = os.cpus().length; i < n; i += 1){
    cluster.fork();
  }
} else {
  http.createServer(function(req, res) {
    res.writeHead(200);
    res.end("hello world\n");
  }).listen(8000);
}

위 코드는 먼저 현재 프로세스가 기본 프로세스(cluster.isMaster)인지 확인합니다. 그렇다면 CPU 코어 수에 따라 여러 개의 새로운 작업자 프로세스를 만듭니다. 그렇지 않으면 현재 프로세스가 작업자라는 의미입니다. 프로세스를 수행한 후 해당 프로세스에서 서버 프로그램을 시작합니다.

위 코드의 한 가지 단점은 작업 프로세스가 중단되면 기본 프로세스가 이를 알 수 없다는 것입니다. 이 문제를 해결하기 위해 기본 프로세스에서 온라인 이벤트 및 종료 이벤트에 대한 청취 기능을 배포할 수 있습니다.

var cluster = require('cluster');

if(cluster.isMaster) {
  var numWorkers = require('os').cpus().length;
  console.log('Master cluster setting up ' + numWorkers + ' workers...');

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

  cluster.on(&#39;online&#39;, function(worker) {
    console.log(&#39;Worker &#39; + worker.process.pid + &#39; is online&#39;);
  });

  cluster.on(&#39;exit&#39;, function(worker, code, signal) {
    console.log(&#39;Worker &#39; + worker.process.pid + &#39; died with code: &#39; + code + &#39;, and signal: &#39; + signal);
    console.log(&#39;Starting a new worker&#39;);
    cluster.fork();
  });
}

위 코드에서 메인 프로세스는 작업자 프로세스의 종료 이벤트를 수신하면 작업자 프로세스를 다시 시작합니다. 작업자 프로세스가 성공적으로 시작되고 정상적으로 실행될 수 있으면 온라인 이벤트가 발생합니다.

worker object

작업자 개체는 Cluster.fork()의 반환 값이며 작업자 프로세스를 나타냅니다.

그 속성과 방법은 다음과 같습니다.

(1) Worker.id

worker.id는 현재 작업자의 고유 프로세스 번호를 반환합니다. 이 숫자는 현재 프로세스를 가리키는 Cluster.workers의 인덱스 값이기도 합니다.

(2) Worker.process

모든 작업자 프로세스는 child_process.fork()를 사용하여 생성됩니다. child_process.fork()가 반환한 객체는 Worker.process에 저장됩니다. 이 속성을 통해 작업자가 위치한 프로세스 객체를 얻을 수 있습니다.

(3) Worker.send()

이 메서드는 기본 프로세스에서 하위 프로세스로 정보를 보내는 데 사용됩니다.

if (cluster.isMaster) {
  var worker = cluster.fork();
  worker.send('hi there');
} else if (cluster.isWorker) {
  process.on('message', function(msg) {
    process.send(msg);
  });
}

위 코드의 기능은 작업자 프로세스가 기본 프로세스에서 보낸 모든 메시지를 에코한다는 것입니다.

작업자 프로세스에서 기본 프로세스로 메시지를 보내려면 process.send(message)를 사용하여 기본 프로세스에서 보낸 메시지를 듣고 다음 코드를 사용하세요.

process.on('message', function(message) {
  console.log(message);
});

에서 보낸 메시지는 문자열이거나 JSON 개체일 수 있습니다. 다음은 JSON 객체를 보내는 예입니다.

worker.send({
  type: 'task 1',
  from: 'master',
  data: {
    // the data that you want to transfer
  }
});

cluster.workers object

이 개체는 기본 프로세스에서만 사용할 수 있으며 모든 작업자 프로세스를 포함합니다. 각 멤버의 키 값은 작업자 프로세스 개체이고, 키 이름은 작업자 프로세스의 작업자.id 속성입니다.

function eachWorker(callback) {
  for (var id in cluster.workers) {
    callback(cluster.workers[id]);
  }
}
eachWorker(function(worker) {
  worker.send('big announcement to all workers');
});

위 코드는 모든 작업자 프로세스를 순회하는 데 사용됩니다.

현재 소켓의 데이터 이벤트는 id 속성을 사용하여 작업자 프로세스를 식별할 수도 있습니다.

socket.on('data', function(id) {
  var worker = cluster.workers[id];
});

cluster 모듈 속성 및 메서드

isMaster, isWorker

isMaster 속성은 현재 프로세스가 기본 프로세스인지 여부를 나타내는 부울 값을 반환합니다. 이 속성은 process.env.NODE_UNIQUE_ID에 의해 결정됩니다. process.env.NODE_UNIQUE_ID가 정의되지 않은 경우 해당 프로세스가 기본 프로세스임을 의미합니다.

isWorker 속성은 현재 프로세스가 작업 프로세스인지 여부를 나타내는 부울 값을 반환합니다. 이는 isMaster 속성의 정반대 값입니다.

fork()

fork 메서드는 새로운 작업자 프로세스를 생성하는 데 사용되며 컨텍스트는 기본 프로세스에 복사됩니다. 기본 프로세스만 이 메서드를 호출할 수 있습니다.

이 메서드는 작업자 개체를 반환합니다.

kill()

kill 메소드는 작업자 프로세스를 종료하는 데 사용됩니다. 시스템 신호를 나타내는 매개변수를 받아들일 수 있습니다.

현재 메인 프로세스라면 Worker.process와의 접속을 종료한 후 작업자 프로세스에 시스템 시그널 방식을 보냅니다. 현재 작업자 프로세스인 경우 기본 프로세스와의 통신을 종료한 다음 종료하고 0을 반환합니다.

이전 버전에서는 이 메서드를 Worker.destroy()라고도 했습니다.

listening event

작업자 프로세스가 listening 메소드를 호출한 후 "listening" 이벤트가 해당 프로세스의 서버로 전송된 다음 메인 프로세스로 전송됩니다.

이 이벤트의 콜백 함수는 두 개의 매개 변수를 허용합니다. 하나는 현재 작업자 개체이고 다른 하나는 URL, 포트, 주소 유형(IPv4, IPv6, Unix 소켓, UDP) 및 기타 정보를 포함하는 주소 개체입니다. 이는 여러 URL을 제공하는 노드 애플리케이션에 유용합니다.

중단 없이 노드 서비스 다시 시작

重启服务需要关闭后再启动，利用cluster模块，可以做到先启动一个worker进程，再把原有的所有work进程关闭。这样就能实现不中断地重启Node服务。

首先，主进程向worker进程发出重启信号。

workers[wid].send({type: 'shutdown', from: 'master'});

worker进程监听message事件，一旦发现内容是shutdown，就退出。

process.on('message', function(message) {
  if(message.type === 'shutdown') {
    process.exit(0);
  }
});

下面是一个关闭所有worker进程的函数。

function restartWorkers() {
  var wid, workerIds = [];
  for(wid in cluster.workers) {
    workerIds.push(wid);
  }

  workerIds.forEach(function(wid) {
    cluster.workers[wid].send({
      text: 'shutdown',
      from: 'master'
     });
    setTimeout(function() {
      if(cluster.workers[wid]) {
        cluster.workers[wid].kill('SIGKILL');
      }
    }, 5000);
  });
};

PM2模块

PM2模块是cluster模块的一个包装层。它的作用是尽量将cluster模块抽象掉，让用户像使用单进程一样，部署多进程Node应用。

// app.js
var http = require('http');

http.createServer(function(req, res) {
  res.writeHead(200);
  res.end("hello world");
}).listen(8080);

用PM2从命令行启动这段代码

$ pm2 start app.js -i 4

上面代码的i参数告诉PM2，这段代码应该在cluster_mode启动，且新建worker进程的数量是4个。如果i参数的值是0，那么当前机器有几个CPU内核，PM2就会启动几个worker进程。

如果一个worker进程由于某种原因挂掉了，会立刻重启该worker进程。

# 重启所有worker进程
$ pm2 reload all

每个worker进程都有一个id，可以用下面的命令查看单个worker进程的详情。

$ pm2 show <worker id>

关闭worker进程的时候，可以部署下面的代码，让worker进程监听shutdown消息。一旦收到这个消息，进行完毕收尾清理工作再关闭

process.on('message', function(msg) {
  if (msg === 'shutdown') {
    close_all_connections();
    delete_logs();
    server.close();
    process.exit(0);
  }
});

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