玩转Nodejs的集群

在Nodejs中使用集群还是不容易的。Javascript的单线程属性让nodejs下的应用很难使用现代机器的多核特性。比如下面的代码实现了一个http服务器的主干部分。这部分代码只会执行在一个线程上，不管这段代码运行的机器是单核的cpu还是1000个内核的cpu。

var http = require("http");
var port = parseInt(process.argv[2]);

http.createServer(function(request, response) {
  console.log("Request for:  " + request.url);
  response.writeHead(200);
  response.end("hello world
");
}).listen(port);

使用多核特性

只需要一点修改，上面的代码就可以把cpu的所有核心都用起来。上面的示例代码将使用cluster模块重构。cluster模块可以让你很容易的创建多个分享端口的进程。每一个进程使用一个系统核心，也就是代码中的numCPUs变量中cpu核心的一个。每一个子进程都实现了HTTP server，并监听指定的端口。

var cluster = require("cluster");
var http = require("http");
var numCPUs = require("os").cpus().length;
var port = parseInt(process.argv[2]);

if (cluster.isMaster) {
  for (var i = 0; i < numCPUs; i++) {
    cluster.fork();
  }

  cluster.on("exit", function(worker, code, signal) {
    cluster.fork();
  });
} else {
  http.createServer(function(request, response) {
    console.log("Request for:  " + request.url);
    response.writeHead(200);
    response.end("hello world
");
  }).listen(port);
}

多机器的均衡

使用cluster模块，你就可以更高效的使用硬件。然而，你还是被限制在单一的机器上。如果你的应用有客观的访问量，你最终还是把负载分部在不同的机器上。使用reverse proxy server可以把并发的访问负载到不同的服务器上。

Nodejitsu开发了node-http-proxy模块，一个开源的nodejs应用代理服务。使用以下命令可以安装这个模块：

npm install http-proxy

实际的使用可以参考以下代码。在这里例子中负载被分发到两台服务器上。首先测试反转代理，确保HTTP server运行在8080和8081两个端口上。接下来，运行反转代理，然后用浏览器访问这个代理。如果一切正常的话，你会发现请求被两个服务器交替处理。

var proxyServer = require('http-proxy');
var port = parseInt(process.argv[2]);
var servers = [
  {
    host: "localhost",
    port: 8081
  },
  {
    host: "localhost",
    port: 8080
  }
];

proxyServer.createServer(function (req, res, proxy) {
  var target = servers.shift();

  proxy.proxyRequest(req, res, target);
  servers.push(target);
}).listen(port);

当然，这个例子只使用了一台机器。然而，如果你有多台机器的话，你可以在一台机器上运行反向代理服务器，其他的机器上运行HTTP server。

使用nginx负载均衡

使用nodejs写的反向代理有一个好处是你使用的技术都是一样的。但是，在生产环境下，更多使用的是nginx来处理负载均衡。nginx是一个开源的HTTP server和反向代理工具，尤其擅长处理静态文件，比如：CSS和HTML。因此，nginx常被用于处理站点的静态文件，和分发动态请求到nodejs的服务器上。

要实现nginx的负载均衡，只需要安装nginx，之后把nodejs服务器作为upstream resource添加在配置文件中。配置文件的路劲一般是{nginx-root}/conf/nginx.conf，{nginx-root}是nginx安装的根目录。整个的配置文件请参考下面的示例。当然，我们只需要用到其中的一小部分。

#user  nobody;
worker_processes  1;

#error_log  logs/error.log;
#error_log  logs/error.log  notice;
#error_log  logs/error.log  info;

#pid        logs/nginx.pid;


events {
    worker_connections  1024;
}


http {
    include       mime.types;
    default_type  application/octet-stream;

    #log_format  main  '$remote_addr - $remote_user [$time_local] "$request" '
    #                  '$status $body_bytes_sent "$http_referer" '
    #                  '"$http_user_agent" "$http_x_forwarded_for"';

    #access_log  logs/access.log  main;

    sendfile        on;
    #tcp_nopush     on;

    #keepalive_timeout  0;
    keepalive_timeout  65;

    #gzip  on;

    upstream node_app {
      server 127.0.0.1:8080;
      server 127.0.0.1:8081;
    }

    server {
        listen       80;
        server_name  localhost;

        #charset koi8-r;

        #access_log  logs/host.access.log  main;

        location / {
            root   html;
            index  index.html index.htm;
        }

        location /foo {
          proxy_redirect off;
          proxy_set_header   X-Real-IP            $remote_addr;
          proxy_set_header   X-Forwarded-For  $proxy_add_x_forwarded_for;
          proxy_set_header   X-Forwarded-Proto $scheme;
          proxy_set_header   Host                   $http_host;
          proxy_set_header   X-NginX-Proxy    true;
          proxy_set_header   Connection "";
          proxy_http_version 1.1;
          proxy_pass         http://node_app;
        }

        #error_page  404              /404.html;

        # redirect server error pages to the static page /50x.html
        #
        error_page   500 502 503 504  /50x.html;
        location = /50x.html {
            root   html;
        }

        # proxy the PHP scripts to Apache listening on 127.0.0.1:80
        #
        #location ~ .php$ {
        #    proxy_pass   http://127.0.0.1;
        #}

        # pass the PHP scripts to FastCGI server listening on 127.0.0.1:9000
        #
        #location ~ .php$ {
        #    root           html;
        #    fastcgi_pass   127.0.0.1:9000;
        #    fastcgi_index  index.php;
        #    fastcgi_param  SCRIPT_FILENAME  /scripts$fastcgi_script_name;
        #    include        fastcgi_params;
        #}

        # deny access to .htaccess files, if Apache's document root
        # concurs with nginx's one
        #
        #location ~ /.ht {
        #    deny  all;
        #}
    }


    # another virtual host using mix of IP-, name-, and port-based configuration
    #
    #server {
    #    listen       8000;
    #    listen       somename:8080;
    #    server_name  somename  alias  another.alias;

    #    location / {
    #        root   html;
    #        index  index.html index.htm;
    #    }
    #}


    # HTTPS server
    #
    #server {
    #    listen       443;
    #    server_name  localhost;

    #    ssl                  on;
    #    ssl_certificate      cert.pem;
    #    ssl_certificate_key  cert.key;

    #    ssl_session_timeout  5m;

    #    ssl_protocols  SSLv2 SSLv3 TLSv1;
    #    ssl_ciphers  HIGH:!aNULL:!MD5;
    #    ssl_prefer_server_ciphers   on;

    #    location / {
    #        root   html;
    #        index  index.html index.htm;
    #    }
    #}

}

如前文所述，本教程只会涉及到整个配置文件的一部分。第一个需要关注的部分如下所示。

upstream node_app {
  server 127.0.0.1:8080;
  server 127.0.0.1:8081;
}

这部分的配置定义了一个upstream服务器，名称为node_app。对这个服务器的请求会分配到就两个ip地址上（这里只用端口区分了一下）。

只是定义了一个upstream服务器还没有告诉nginx如何使用它。因此，我们必须使用如下的指令顶一个路由的规则。使用这个路由，任何的到/foo的请求都会被代理到之前配置的nodejs服务器上。

location /foo {
  proxy_redirect off;
  proxy_set_header   X-Real-IP            $remote_addr;
  proxy_set_header   X-Forwarded-For  $proxy_add_x_forwarded_for;
  proxy_set_header   X-Forwarded-Proto $scheme;
  proxy_set_header   Host                   $http_host;
  proxy_set_header   X-NginX-Proxy    true;
  proxy_set_header   Connection "";
  proxy_http_version 1.1;
  proxy_pass         http://node_app;
}

最后

本教程旨在介绍如何把单线程的Nodejs应用运行在多台机器的多个核心上。你也可以学到如何使用nodejs或者nginx建立一个负载均衡。当然本文不是深入的介绍如何在产品环境下运行的。因此，如果你使用的是nginx，还有很多其他的可以做的，比如缓存，来提高系统性能。你也会需要使用forever，如果崩溃的话这个工具可以重启你的nodejs进程。