眾所周知，Node.js中的JavaScript代碼執(zhí)行在單線程中，非常脆弱，一旦出現(xiàn)了未捕獲的異常，那么整個(gè)應(yīng)用就會(huì)崩潰。這在許多場景下，尤其是web應(yīng)用中，是無法忍受的。通常的解決方案，便是使用Node.js中自帶的cluster模塊，以master-worker模式啟動(dòng)多個(gè)應(yīng)用實(shí)例。然而大家在享受cluster模塊帶來的福祉的同時(shí)，不少人也開始好奇：
讓我們從Node.js項(xiàng)目的lib/cluster.js中的代碼里，來一勘究竟。
問題一
為了得到這個(gè)問題的解答，我們先從worker進(jìn)程的初始化看起，master進(jìn)程在fork工作進(jìn)程時(shí)，會(huì)為其附上環(huán)境變量NODE_UNIQUE_ID，是一個(gè)從零開始的遞增數(shù)：
// lib/cluster.js// ...function createWorkerProcess(id, env) { // ... workerEnv.NODE_UNIQUE_ID = '' + id; // ... return fork(cluster.settings.exec, cluster.settings.args, { env: workerEnv, silent: cluster.settings.silent, execArgv: execArgv, gid: cluster.settings.gid, uid: cluster.settings.uid });}隨后Node.js在初始化時(shí)，會(huì)根據(jù)該環(huán)境變量，來判斷該進(jìn)程是否為cluster模塊fork出的工作進(jìn)程，若是，則執(zhí)行workerInit()函數(shù)來初始化環(huán)境，否則執(zhí)行masterInit()函數(shù)。
在workerInit()函數(shù)中，定義了cluster._getServer方法，這個(gè)方法在任何net.Server實(shí)例的listen方法中，會(huì)被調(diào)用：
// lib/net.js// ...function listen(self, address, port, addressType, backlog, fd, exclusive) { exclusive = !!exclusive; if (!cluster) cluster = require('cluster'); if (cluster.isMaster || exclusive) { self._listen2(address, port, addressType, backlog, fd); return; } cluster._getServer(self, { address: address, port: port, addressType: addressType, fd: fd, flags: 0 }, cb); function cb(err, handle) { // ... self._handle = handle; self._listen2(address, port, addressType, backlog, fd); }}你可能已經(jīng)猜到，問題一的答案，就在這個(gè)cluster._getServer函數(shù)的代碼中。它主要干了兩件事：
對(duì)于第一件事，由于master在接收，傳遞請(qǐng)求給worker時(shí)，會(huì)符合一定的負(fù)載均衡規(guī)則（在非Windows平臺(tái)下默認(rèn)為輪詢），這些邏輯被封裝在RoundRobinHandle類中。故，初始化內(nèi)部TCP服務(wù)器等操作也在此處：
// lib/cluster.js// ...function RoundRobinHandle(key, address, port, addressType, backlog, fd) { // ... this.handles = []; this.handle = null; this.server = net.createServer(assert.fail); if (fd >= 0) this.server.listen({ fd: fd }); else if (port >= 0) this.server.listen(port, address); else this.server.listen(address); // UNIX socket path. /// ...}對(duì)于第二件事，由于net.Server實(shí)例的listen方法，最終會(huì)調(diào)用自身_handle屬性下listen方法來完成監(jiān)聽動(dòng)作，故在代碼中修改之：
// lib/cluster.js// ...function rr(message, cb) { // ... // 此處的listen函數(shù)不再做任何監(jiān)聽動(dòng)作 function listen(backlog) { return 0; } function close() { // ... } function ref() {} function unref() {} var handle = { close: close, listen: listen, ref: ref, unref: unref, }; // ... handles[key] = handle; cb(0, handle); // 傳入這個(gè)cb中的handle將會(huì)被賦值給net.Server實(shí)例中的_handle屬性}// lib/net.js// ...function listen(self, address, port, addressType, backlog, fd, exclusive) { // ... if (cluster.isMaster || exclusive) { self._listen2(address, port, addressType, backlog, fd); return; // 僅在worker環(huán)境下改變 } cluster._getServer(self, { address: address, port: port, addressType: addressType, fd: fd, flags: 0 }, cb); function cb(err, handle) { // ... self._handle = handle; // ... }}至此，第一個(gè)問題便已豁然開朗了，總結(jié)下：
問題二
解決了問題一，問題二的解決就明朗輕松許多了。通過問題一我們已得知，監(jiān)聽端口的是master進(jìn)程中創(chuàng)建的內(nèi)部TCP服務(wù)器，所以第二個(gè)問題的解決，著手點(diǎn)就是該內(nèi)部TCP服務(wù)器接手連接時(shí)，執(zhí)行的操作。Cluster模塊的做法是，監(jiān)聽該內(nèi)部TCP服務(wù)器的connection事件，在監(jiān)聽器函數(shù)里，有負(fù)載均衡地挑選出一個(gè)worker，向其發(fā)送newconn內(nèi)部消息（消息體對(duì)象中包含cmd: 'NODE_CLUSTER'屬性）以及一個(gè)客戶端句柄（即connection事件處理函數(shù)的第二個(gè)參數(shù)），相關(guān)代碼如下：
// lib/cluster.js// ...function RoundRobinHandle(key, address, port, addressType, backlog, fd) { // ... this.server = net.createServer(assert.fail); // ... var self = this; this.server.once('listening', function() { // ... self.handle.onconnection = self.distribute.bind(self); });}RoundRobinHandle.prototype.distribute = function(err, handle) { this.handles.push(handle); var worker = this.free.shift(); if (worker) this.handoff(worker);};RoundRobinHandle.prototype.handoff = function(worker) { // ... var message = { act: 'newconn', key: this.key }; var self = this; sendHelper(worker.process, message, handle, function(reply) { // ... });};Worker進(jìn)程在接收到了newconn內(nèi)部消息后，根據(jù)傳遞過來的句柄，調(diào)用實(shí)際的業(yè)務(wù)邏輯處理并返回：
// lib/cluster.js// ...// 該方法會(huì)在Node.js初始化時(shí)由 src/node.js 調(diào)用cluster._setupWorker = function() { // ... process.on('internalMessage', internal(worker, onmessage)); // ... function onmessage(message, handle) { if (message.act === 'newconn') onconnection(message, handle); // ... }};function onconnection(message, handle) { // ... var accepted = server !== undefined; // ... if (accepted) server.onconnection(0, handle);}至此，問題二也得到了解決，也總結(jié)一下：
最后
Node.js中的cluster模塊除了上述提到的功能外，其實(shí)還提供了非常豐富的API供master和worker進(jìn)程之前通信，對(duì)于不同的操作系統(tǒng)平臺(tái)，也提供了不同的默認(rèn)行為。本文僅挑選了一條功能線進(jìn)行了分析闡述。如果大家有閑，非常推薦完整領(lǐng)略一下cluster模塊的代碼實(shí)現(xiàn)。
參考：
https://github.com/nodejs/node/blob/master/lib/cluster.js
https://github.com/nodejs/node/blob/master/lib/net.js
以上就是本文的全部內(nèi)容，希望對(duì)大家的學(xué)習(xí)有所幫助，也希望大家多多支持武林網(wǎng)。
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