摘要：為了解決這個問題，可以在主進程部署事件和事件的監聽函數。屬性返回一個布爾值，表示當前進程是否為進程。主進程會連續兩次新建一個進程，然后關閉所有其他進程，顯示如下。一旦收到這個消息，進行完畢收尾清理工作再關閉。

Node.js默認單進程運行，對于32位系統最高可以使用512MB內存，對于64位最高可以使用1GB內存。對于多核CPU的計算機來說，這樣做效率很低，因為只有一個核在運行，其他核都在閑置。cluster模塊就是為了解決這個問題而提出的。

cluster模塊允許設立一個主進程和若干個worker進程，由主進程監控和協調worker進程的運行。worker之間采用進程間通信交換消息，cluster模塊內置一個負載均衡器，采用Round-robin算法協調各個worker進程之間的負載。運行時，所有新建立的鏈接都由主進程完成，然后主進程再把TCP連接分配給指定的worker進程。

var cluster = require("cluster");
var os = require("os");

if (cluster.isMaster){
  for (var i = 0, n = os.cpus().length; i < n; i += 1){
    cluster.fork();
  }
} else {
  http.createServer(function(req, res) {
    res.writeHead(200);
    res.end("hello world
");
  }).listen(8000);
}

上面代碼先判斷當前進程是否為主進程（cluster.isMaster），如果是的，就按照CPU的核數，新建若干個worker進程；如果不是，說明當前進程是worker進程，則在該進程啟動一個服務器程序。

上面這段代碼有一個缺點，就是一旦work進程掛了，主進程無法知道。為了解決這個問題，可以在主進程部署online事件和exit事件的監聽函數。

var cluster = require("cluster");

if(cluster.isMaster) {
  var numWorkers = require("os").cpus().length;
  console.log("Master cluster setting up " + numWorkers + " workers...");

  for(var i = 0; i < numWorkers; i++) {
    cluster.fork();
  }

  cluster.on("online", function(worker) {
    console.log("Worker " + worker.process.pid + " is online");
  });

  cluster.on("exit", function(worker, code, signal) {
    console.log("Worker " + worker.process.pid + " died with code: " + code + ", and signal: " + signal);
    console.log("Starting a new worker");
    cluster.fork();
  });
}

上面代碼中，主進程一旦監聽到worker進程的exit事件，就會重啟一個worker進程。worker進程一旦啟動成功，可以正常運行了，就會發出online事件。

worker對象是cluster.fork()的返回值，代表一個worker進程。

它的屬性和方法如下。

（1）worker.id

worker.id返回當前worker的獨一無二的進程編號。這個編號也是cluster.workers中指向當前進程的索引值。

（2）worker.process

所有的worker進程都是用child_process.fork()生成的。child_process.fork()返回的對象，就被保存在worker.process之中。通過這個屬性，可以獲取worker所在的進程對象。

（3）worker.send()

該方法用于在主進程中，向子進程發送信息。

if (cluster.isMaster) {
  var worker = cluster.fork();
  worker.send("hi there");
} else if (cluster.isWorker) {
  process.on("message", function(msg) {
    process.send(msg);
  });
}

上面代碼的作用是，worker進程對主進程發出的每個消息，都做回聲。

在worker進程中，要向主進程發送消息，使用process.send(message)；要監聽主進程發出的消息，使用下面的代碼。

process.on("message", function(message) {
  console.log(message);
});

發出的消息可以字符串，也可以是JSON對象。下面是一個發送JSON對象的例子。

worker.send({
  type: "task 1",
  from: "master",
  data: {
    // the data that you want to transfer
  }
});

該對象只有主進程才有，包含了所有worker進程。每個成員的鍵值就是一個worker進程對象，鍵名就是該worker進程的worker.id屬性。

function eachWorker(callback) {
  for (var id in cluster.workers) {
    callback(cluster.workers[id]);
  }
}
eachWorker(function(worker) {
  worker.send("big announcement to all workers");
});

上面代碼用來遍歷所有worker進程。

當前socket的data事件，也可以用id屬性識別worker進程。

socket.on("data", function(id) {
  var worker = cluster.workers[id];
});

isMaster屬性返回一個布爾值，表示當前進程是否為主進程。這個屬性由process.env.NODE_UNIQUE_ID決定，如果process.env.NODE_UNIQUE_ID為未定義，就表示該進程是主進程。

isWorker屬性返回一個布爾值，表示當前進程是否為work進程。它與isMaster屬性的值正好相反。

fork方法用于新建一個worker進程，上下文都復制主進程。只有主進程才能調用這個方法。

該方法返回一個worker對象。

kill方法用于終止worker進程。它可以接受一個參數，表示系統信號。

如果當前是主進程，就會終止與worker.process的聯絡，然后將系統信號法發向worker進程。如果當前是worker進程，就會終止與主進程的通信，然后退出，返回0。

在以前的版本中，該方法也叫做 worker.destroy() 。

worker進程調用listening方法以后，“listening”事件就傳向該進程的服務器，然后傳向主進程。

該事件的回調函數接受兩個參數，一個是當前worker對象，另一個是地址對象，包含網址、端口、地址類型（IPv4、IPv6、Unix socket、UDP）等信息。這對于那些服務多個網址的Node應用程序非常有用。

cluster.on("listening", function (worker, address) {
  console.log("A worker is now connected to " + address.address + ":" + address.port);
});

重啟服務需要關閉后再啟動，利用cluster模塊，可以做到先啟動一個worker進程，再把原有的所有work進程關閉。這樣就能實現不中斷地重啟Node服務。

首先，主進程向worker進程發出重啟信號。

workers[wid].send({type: "shutdown", from: "master"});

worker進程監聽message事件，一旦發現內容是shutdown，就退出。

process.on("message", function(message) {
  if(message.type === "shutdown") {
    process.exit(0);
  }
});

下面是一個關閉所有worker進程的函數。

function restartWorkers() {
  var wid, workerIds = [];
  for(wid in cluster.workers) {
    workerIds.push(wid);
  }

  workerIds.forEach(function(wid) {
    cluster.workers[wid].send({
      text: "shutdown",
      from: "master"
     });
    setTimeout(function() {
      if(cluster.workers[wid]) {
        cluster.workers[wid].kill("SIGKILL");
      }
    }, 5000);
  });
};

下面是一個完整的實例，先是主進程的代碼master.js。

var cluster = require("cluster");

console.log("started master with " + process.pid);

// 新建一個worker進程
cluster.fork();

process.on("SIGHUP", function () {
  console.log("Reloading...");
  var new_worker = cluster.fork();
  new_worker.once("listening", function () {
    // 關閉所有其他worker進程
    for(var id in cluster.workers) {
      if (id === new_worker.id.toString()) continue;
      cluster.workers[id].kill("SIGTERM");
    }
  });
});

上面代碼中，主進程監聽SIGHUP事件，如果發生該事件就關閉其他所有worker進程。之所以是SIGHUP事件，是因為nginx服務器監聽到這個信號，會創造一個新的worker進程，重新加載配置文件。另外，關閉worker進程時，主進程發送SIGTERM信號，這是因為Node允許多個worker進程監聽同一個端口。

下面是worker進程的代碼server.js。

var cluster = require("cluster");

if (cluster.isMaster) {
  require("./master");
  return;
}

var express = require("express");
var http = require("http");
var app = express();

app.get("/", function (req, res) {
  res.send("ha fsdgfds gfds gfd!");
});

http.createServer(app).listen(8080, function () {
  console.log("http://localhost:8080");
});

使用時代碼如下。

$ node server.js
started master with 10538
http://localhost:8080

然后，向主進程連續發出兩次SIGHUP信號。

$ kill -SIGHUP 10538
$ kill -SIGHUP 10538

主進程會連續兩次新建一個worker進程，然后關閉所有其他worker進程，顯示如下。

Reloading...
http://localhost:8080
Reloading...
http://localhost:8080

最后，向主進程發出SIGTERM信號，關閉主進程。

$ kill 10538

PM2模塊是cluster模塊的一個包裝層。它的作用是盡量將cluster模塊抽象掉，讓用戶像使用單進程一樣，部署多進程Node應用。

// app.js
var http = require("http");

http.createServer(function(req, res) {
  res.writeHead(200);
  res.end("hello world");
}).listen(8080);

上面代碼是標準的Node架設Web服務器的方式，然后用PM2從命令行啟動這段代碼。

$ pm2 start app.js -i 4

上面代碼的i參數告訴PM2，這段代碼應該在cluster_mode啟動，且新建worker進程的數量是4個。如果i參數的值是0，那么當前機器有幾個CPU內核，PM2就會啟動幾個worker進程。

如果一個worker進程由于某種原因掛掉了，會立刻重啟該worker進程。

# 重啟所有worker進程
$ pm2 reload all

每個worker進程都有一個id，可以用下面的命令查看單個worker進程的詳情。

$ pm2 show 

正確情況下，PM2采用fork模式新建worker進程，即主進程fork自身，產生一個worker進程。pm2 reload命令則會用spawn方式啟動，即一個接一個啟動worker進程，一個新的worker啟動成功，再殺死一個舊的worker進程。采用這種方式，重新部署新版本時，服務器就不會中斷服務。

$ pm2 reload <腳本文件名>

關閉worker進程的時候，可以部署下面的代碼，讓worker進程監聽shutdown消息。一旦收到這個消息，進行完畢收尾清理工作再關閉。

process.on("message", function(msg) {
  if (msg === "shutdown") {
    close_all_connections();
    delete_logs();
    server.close();
    process.exit(0);
  }
});