cluster 模塊是 Node.js 提供的一個用于多進程的模塊，它可以輕松地創建一組共享同一個服務器端口的子進程（worker進程）。通過使用 cluster 模塊，可以充分利用多核系統，提高應用程序的性能和可靠性。
基本原理
cluster 模塊基于 child_process 模塊，但它專門設計用于創建多個 Node.js 進程（worker進程），這些進程可以共享同一個服務器端口。它通過主進程（主進程）和工作進程的模型來實現這一點：
- 主進程：負責管理所有的工作進程。
- 工作進程：處理實際的客戶端請求。
主進程可以根據需要啟動和管理多個工作進程。每個工作進程都是一個獨立的 Node.js 進程。
注意關于連接：實際cluster module支持兩種連接處理方式。
- 一種是由master監聽并分發給worker，拿到worker結果后在返回給請求端。 這樣master和請求端之間是http通信，master和worker之間是IPC通信，master類似一個agent，用于連接請求端和worker之間。（注：進程間通信（IPC?- Interprocess communication）
- 一種是master監聽后通知相關worker，worker直接連接connection到請求端進行交互。
第二種看起來性能更好，但在實際中由于系統調度等原因表現不佳，無法做到很好的負載，所以一般用第一種。(refs: https://nodejs.org/api/cluster.html#cluster_how_it_works)
使用 cluster 模塊的基本步驟
- 檢查是否是主進程：使用
cluster.isMaster或cluster.isPrimary檢查當前進程是否是主進程。 - 主進程創建工作進程：如果是主進程，創建工作進程。
- 工作進程執行服務器代碼：如果是工作進程，執行服務器代碼。
以下是一個示例，展示如何使用 cluster 模塊創建一個簡單的 HTTP 服務器，該服務器可以使用多個工作進程來處理請求：
const cluster = require("node:cluster");
const http = require("node:http");
const numCPUs = require("node:os").cpus().length;if (cluster.isPrimary) {console.log(`主進程 ${process.pid} 正在運行`);// 根據 CPU 核心數創建工作進程for (let i = 0; i < numCPUs; i++) {cluster.fork();}cluster.on("exit", (worker, code, signal) => {console.log(`工作進程 ${worker.process.pid} 已退出`);});
} else {// 工作進程可以共享任何 TCP 連接// 在本例中是一個 HTTP 服務器http.createServer((req, res) => {let workerPid = process.pid;res.writeHead(200);res.end(`hello world, I am worker ${workerPid}\\n`);}).listen(8000);console.log(`工作進程 ${process.pid} 已啟動`);
}cluster優勢
- 性能提升：通過使用多個工作進程，可以充分利用多核 CPU，提升應用的并發處理能力。
- 可靠性：如果一個工作進程崩潰，不會影響其他工作進程，主進程可以重啟崩潰的工作進程。
- 負載均衡：多個工作進程可以共享同一個服務器端口，自動實現負載均衡。
總結
cluster 模塊提供了一種簡單而強大的方式來實現 Node.js 應用的多進程處理，從而提高性能和可靠性。通過主進程和工作進程的模型，可以輕松地創建和管理多個工作進程，并讓它們共享同一個服務器端口以處理高并發請求。
最后思考
最后留個思考問題，大家有沒想過對于http服務，比如下面這個啟動http server監聽8000端口， nodejs cluster 里面可以起多個子進程， 但是如果分別起2個進程監聽相同端口 比如下面這個代碼連續執行兩次，則后啟動的進程會提示端口被占用，這是為什么 ？
有知道的小伙伴歡迎評論區留言，也歡迎大家多多點贊，點贊過20個，公布答案。
// httpServer.js
const http = require("node:http");
http.createServer((req, res) => {let workerPid = process.pid;res.writeHead(200);res.end(`hello world, I am worker ${workerPid}\n`);}).listen(8000);
)
