在如今机器的CPU都是多核的背景下，Node的单线程设计已经没法更充分的"压榨"机器性能了。所以从v0.8开始，Node新增了一个内置模块——“cluster”，故名思议，它可以通过一个父进程管理一坨子进程的方式来实现集群的功能。
学习cluster之前，需要了解process相关的知识，如果不了解的话建议先阅读process模块、child_process模块。
cluster借助child_process模块的fork()方法来创建子进程，通过fork方式创建的子进程与父进程之间建立了IPC通道，支持双向通信。
cluster模块最早出现在node.js v0.8版本中
为什么会存在cluster模块？
Node.js是单线程的，那么如果希望利用服务器的多核的资源的话，就应该多创建几个进程，由多个进程共同提供服务。如果直接采用下列方式启动多个服务的话，会提示端口占用。
const http = require('http'); http.createServer((req, res) => { res.writeHead(200); res.end('hello world\n'); }).listen(8000); // 启动第一个服务 node index.js & // 启动第二个服务 node index.js & throw er; // Unhandled 'error' event ^ Error: listen EADDRINUSE :::8000 at Server.setupListenHandle [as _listen2] (net.js:1330:14) at listenInCluster (net.js:1378:12) at Server.listen (net.js:1465:7) at Object.<anonymous> (/Users/xiji/workspace/learn/node-basic/cluster/simple.js:5:4) at Module._compile (internal/modules/cjs/loader.js:702:30) at Object.Module._extensions..js (internal/modules/cjs/loader.js:713:10) at Module.load (internal/modules/cjs/loader.js:612:32) at tryModuleLoad (internal/modules/cjs/loader.js:551:12) at Function.Module._load (internal/modules/cjs/loader.js:543:3) at Function.Module.runMain (internal/modules/cjs/loader.js:744:10)
如果改用cluster的话就没有问题
const cluster = require('cluster'); const http = require('http'); const numCPUs = require('os').cpus().length; if (cluster.isMaster) { console.log(`Master ${process.pid} is running`); // Fork workers. for (let i = 0; i < numCPUs; i++) { cluster.fork(); } cluster.on('exit', (worker, code, signal) => { console.log(`worker ${worker.process.pid} died`); }); } else { // Workers can share any TCP connection // In this case it is an HTTP server http.createServer((req, res) => { res.writeHead(200); res.end('hello world\n'); }).listen(8000); console.log(`Worker ${process.pid} started`); } // node index.js 执行完启动了一个主进程和8个子进程(子进程数与cpu核数相一致) Master 11851 is running Worker 11852 started Worker 11854 started Worker 11853 started Worker 11855 started Worker 11857 started Worker 11858 started Worker 11856 started Worker 11859 started
cluster是如何实现多进程共享端口的？
cluster创建的进程分两种，父进程和子进程，父进程只有一个，子进程有多个（一般根据cpu核数创建）
父进程负责监听端口接受请求，然后分发请求。
子进程负责请求的处理。
有三个问题需要回答：
子进程为何调用listen不会进行端口绑定
父进程何时创建的TCP Server
父进程是如何完成分发的
子进程为何调用listen不会绑定端口？
net.js源码中的listen方法通过listenInCluster方法来区分是父进程还是子进程，不同进程的差异在listenInCluster方法中体现
function listenInCluster(server, address, port, addressType, backlog, fd, excluseive) { if (cluster.isMaster || exclusive) { server._listen2(address, port, addressType, backlog, fd); return; } const serverQuery = { address: address ......}; cluster._getServer(server, serverQuery, listenOnMasterHandle); function listenOnMasterHandle(err, handle) { server._handle = handle; server._listen2(address, port, addressType, backlog, fd); } }
上面是精简过的代码，当子进程调用listen方法时，会先执行_getServer，然后通过callback的形式指定server._handle的值，之后再调用_listen2方法。
cluster._getServer = function(obj, options, cb) { ... const message = util._extend({ act: 'queryServer', index: indexes[indexesKey], data: null }, options); message.address = address; send(message, (reply, handle) => { if (handle) shared(reply, handle, indexesKey, cb); // Shared listen socket. else rr(reply, indexesKey, cb); // Round-robin. }); ... };
_getServer方法会向主进程发送queryServer的message，父进程执行完会调用回调函数，根据是否返回handle来区分是调用shared方法还是rr方法，这里其实是会调用rr方法。而rr方法的主要作用就是伪造了TCPWrapper来调用net的listenOnMasterHandle回调函数