使用cluster 将自己的Node服务器扩展为多线程服务器

用nodejs的朋友都有了解，node是单线程的，也就是说跑在8核CPU上，只能使用一个核的算力。
单线程一直是node的一个诟病，但随着0.6版本中引入cluster之后，这个情况则得到了改变，开发人员可以依靠cluster很轻松的将自己的Node服务器扩展为多线程服务器了。

什么是Cluster

cluster是node提供的一个多线程库，用户可以使用它来创建多个线程，线程之间共享一个监听端口，当有外部请求这个端口时，cluster会将请求转发到随机线程里。因为每个node线程都会占用几十兆的内存，所以不能像php那样对每个请求创建一个线程，一般来说创建的线程数最多都不会超过cpu的核心数量。

var cluster = require('cluster');

var http = require('http');

var numCPUs = require('os').cpus().length;
if (cluster.isMaster) {

  // Fork workers.

  for (var i = 0; i < numCPUs; i++) {

    cluster.fork();

  }
  cluster.on('exit', function(worker, code, signal) {

    console.log('worker ' + worker.process.pid + ' died');

  });

} else {

  // Workers can share any TCP connection

  // In this case its a HTTP server

  http.createServer(function(req, res) {

    res.writeHead(200);

    res.end("hello world\n");

  }).listen(8000);

}

如以上代码所示，程序运行时cluster.isMaster会被设置为true，当调用cluster.fork()之后，程序会创建一个线程，并重新运行，这时cluster.isMaster就被设置为false了。我们就主要通过这个变量来判断当前线程是不是子线程的。

还可以注意到，每个子线程被创建之后，都会监听8000端口而不会引起冲突，这就是cluster共享端口的功能了。

线程之间的通信

当线程被创建之后，他们彼此之间是没有共享内存或者数据的。所有的数据交换只能通过worker.send和worker.on('message',handler)在主线程里处理，下面列举一个广播系统的实例。

var cluster = require('cluster');

var http = require('http');

var numCPUs = require('os').cpus().length;
if (cluster.isMaster) {
  var workers=[];

  //新建worker

  function newWorker(){

    var worker=cluster.fork();
    //监听信息，如果type为broadcast的话，则确定为广播

    worker.on('message', function(msg) {

      if(msg.type=='broadcast'){

        var event=msg.event;

        //向所有worker发送此条广播

        workers.forEach(function(worker){

          worker.send(event);

        })

      }

    });

    return worker;

  }
  for (var i = 0; i < numCPUs; i++) {

    workers.push(newWorker());

  }
    cluster.on('online',function(worker){

        console.log('worker %d is online',worker.id);

    })

} else {

  var worker=cluster.worker;
  //广播就是发送一个type为broadcast的信息，event就是广播内容

  worker.broadcast=function(event){

    worker.send({

      type:'broadcast',

      event:event

    });

  }
  //这里用worker.on貌似不能监听到返回的信息

  process.on('message',function(event){

    console.log('worker: '+worker.id+' recived event from '+event.workerId);

  })
  //发送广播

  worker.broadcast({

    message:'online',

    workerId:worker.id

  })

}

需要注意的问题

在上面也提到，线程之间是不能共享数据的，所有的数据交换只能通过线程之间的通信来交换。而且所交换的数据都是可序列化的，所以函数，文件描述符和HttpResponse之类的东西都不能传递。

如果使用cluster，则需要在程序设计的时候考虑到数据交换的问题，我自己的做法就是将类似session的这些数据都存放在redis里，每个线程都做好存取的工作，所有的数据都不放在node内存里。

最后一点，cluster目前还被Node官方标记为Experimental状态，api在将来也许会改变。