1. 背景
Node.js在官网上是这样定义的: “ 一个搭建在Chrome JavaScript运行时上的平台，用于构建高速、可伸缩的网络程序。Node.js采用的事件驱动、非阻塞I/O模型使它既轻量又高效，是构建运行在分布式设备上的数据密集型实时程序的完美选择。”
用Node.js处理I/O密集型任务相当简单，只需要调用它准备好的异步非阻塞函数就行了。然而数据密集型实时（data-intensive real-time）应用程序并不是只有I/O密集型任务，当碰到CPU密集型任务时，比如要对数据加解密（node.bcrypt.js），数据压缩和解压（node-tar），或者要根据用户的身份对图片做些个性化处理，这时候该怎么办呢？
Node.js是单线程程序，它只有一个event loop，也只占用一个CPU/内核。现在大部分服务器都是多CPU或多核的，当Node.js程序的event loop被CPU密集型的任务占用，导致有其它任务被阻塞时，却还有CPU/内核处于闲置的状态，造成资源的浪费。
2. cluster 集群
为了充分利用cpu资源，通过类似nginx的master-worker多进程负载处理方式进一步压缩硬件性能，提升nodejs单机服务处理性能。所幸，Node提供了child_process模块，并且也提供了child_process.fork()函数供我们实现进程的复制。
考虑Node单机集群健壮性，平滑重启，性能等因素，NodeV0.8直接引入了cluster模块来处理，用以解决多核CPU的利用率问题，同时也提供了较完善的API，用以处理进程的健壮性问题。
2.1 cluster工作原理
事实上cluster模块就是child_process和net模块的组合应用。Cluster启动时，Cluter内部隐式创建TCP服务器，在cluster.fork()子进程时，将这个TCP服务器端socket的文件描述符发送给工作进程。如果工作进程中存在listen（）侦听网络端口的调用，它将拿到该文件描述符，通过SO_REUSEADDR端口重用，从而实现多个子进程共享端口。
2.2 cluster事件
对于健壮性处理，cluster模块也暴露了相当多的事件。
- Fork： 复制一个工作进程后触发该事件
- Online： 复制完一个工作进程后，主进程收到消息后触发该事件
- Listening：工作 进程调用listen（），主进程收到消息后触发该事件
- Disconnect：IPC通道断开后触发该事件
- Exit： 有工作进程退出时触发该事件
- Setup： cluster.setupMaster()执行后触发该事件
3. 源码示例
3.1 源码
Worker.js 用于创建单个服务，并且计算斐波那契数列。
let http = require('http');
// let port = Math.round((1 + Math.random())*1000);
let port = 8882;
console.log(`Server running at http://localhost:${port}/`);
http.createServer((req, res) => {
let n = fibonacci(42);
res.end(n + '');
}).listen(port);
function fibonacci(n) {
if (n === 0 || n === 1)
return n;
else
return fibonacci(n - 1) + fibonacci(n - 2);
}
Cluster.js 主进程，根据cpu数量复制多个进程。
let cluster = require('cluster');
cluster.setupMaster({
exec: "worker.js"
});
let cpus = require('os').cpus();
for (var i = 0; i < cpus.length; i++) {
cluster.fork();
}
3.2 运行
开启服务：
Node cluter.js
查询接口：
curl http://localhost:8882
查看资源： 任务管理器运行8个Node进程，（还有一个node进程是其他项目的）
4. 多核集群与单核性能对比
4.1 运行单核及多核集群
只是把worker.js 中端口号改成8881, 不妨定义成single.js
let http = require('http');
// let port = Math.round((1 + Math.random())*1000);
let port = 8881;
console.log(`Server running at http://localhost:${port}/`);
http.createServer((req, res) => {
let n = fibonacci(42);
res.end(n + '');
}).listen(port);
function fibonacci(n) {
if (n === 0 || n === 1)
return n;
else
return fibonacci(n - 1) + fibonacci(n - 2);
}
运行： node single.js
多核集群运行参考3.2
4.2 使用ab做性能测试
单个请求计算时间较长，我们测试20个请求， 并发量10
ab -n 20 -c 10 http://localhost:8881
ab -n 20 -c 10 http://localhost:8882
4.3 测试结果
结论：
8个线程的，cpu都利用起来了99%， 耗时24秒； 1个线程，CPU只用37%，耗时67秒。单机多核集群性能有着明显的提高。
5. 参考文献
NodeJS 中文网 cluster-集群
一个前端工程师眼里的NodeJS–朴灵
Node.js软肋之CPU密集型任务
玩转nodeJS系列：使用cluster创建nodejs单机多核集群（多进程）
