如何通过集群提高 nodejs 的性能？

封面图 • 2026-01-08 • nodejs

通过集群（Cluster）提高 Node.js 的性能是一种常见且有效的方式，尤其在多核 CPU 的现代服务器上。Node.js 本身是单线程的，但通过使用 **cluster 模块**，可以利用多核 CPU 来提升应用的吞吐量和响应能力。

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## 🧠 什么是 Cluster 模块？

Node.js 提供了内置的 `cluster` 模块，它允许你创建多个子进程（worker），每个 worker 都是一个独立的 Node.js 进程，可以并行处理请求。这使得你的 Node.js 应用能够充分利用多核 CPU 的性能。

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## ✅ 为什么要用 Cluster？

- **充分利用多核 CPU**：避免只使用一个 CPU 核心。
- **提升并发能力**：多个 worker 可以同时处理请求。
- **增强稳定性**：如果某个 worker 崩溃，主进程可以重新启动它。

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## 🚀 如何使用 Cluster 模块

### 1. 基本用法（简单示例）

```javascript
const cluster = require('cluster');
const http = require('http');
const numCPUs = require('os').cpus().length;

if (cluster.isMaster) {
  console.log(`Master process is running`);

// 创建 worker 进程
  for (let i = 0; i < numCPUs; i++) {
    cluster.fork();
  }

// 监听 worker 退出事件
  cluster.on('exit', (worker, code, signal) => {
    console.log(`Worker ${worker.id} died`);
    cluster.fork(); // 自动重启
  });
} else {
  // Worker 进程
  http.createServer((req, res) => {
    res.writeHead(200);
    res.end('Hello from worker ' + process.pid);
  }).listen(3000);

console.log(`Worker ${process.pid} started`);
}
```

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### 2. 使用 Express 或其他框架

你可以将 Express 应用包装在 cluster 中：

```javascript
const express = require('express');
const cluster = require('cluster');
const http = require('http');
const os = require('os');

const app = express();

app.get('/', (req, res) => {
  res.send('Hello from cluster!');
});

const numCPUs = os.cpus().length;

if (cluster.isMaster) {
  for (let i = 0; i < numCPUs; i++) {
    cluster.fork();
  }
} else {
  const server = http.createServer(app);
  server.listen(3000, () => {
    console.log(`Worker ${process.pid} listening on port 3000`);
  });
}
```

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## 📦 更高级的配置（使用 PM2 管理 Cluster）

虽然 `cluster` 模块是 Node.js 内置的，但实际生产中更推荐使用 **PM2**（Process Manager 2）来管理集群，它简化了部署和监控。

### 安装 PM2：

```bash
npm install pm2 -g
```

### 启动集群模式：

```bash
pm2 start dist/index.js -i max --no-daemon
```

- `-i max`: 使用所有 CPU 核心
- `--no-daemon`: 不后台运行（方便调试）

PM2 会自动管理多个 worker，并支持热重载、日志管理等。

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## ⚠️ 注意事项

- **共享内存问题**：多个 worker 之间不能共享内存（除非使用 `sharedArrayBuffer`），所以需要避免跨 worker 的状态共享。
- **端口冲突**：每个 worker 需要监听不同的端口或使用反向代理（如 Nginx）来负载均衡。
- **文件系统访问**：多个 worker 同时读写文件时需注意锁机制或使用数据库存储数据。

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## 🧪 性能测试建议

你可以使用工具如 `curl`, `ab` (Apache Benchmark), `httpie`, 或 `Postman` 进行压力测试，观察集群带来的性能提升。

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## 🔚 总结

| 方法 | 优点 | 缺点 |
|------|------|------|
| Cluster 模块 | 简单易用，内置支持 | 需要手动管理 worker 和负载均衡 |
| PM2 集群 | 易于部署和管理 | 依赖第三方工具 |

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如果你有具体的应用场景（比如 Express、Koa、Socket.io 等），我可以提供更具体的优化建议。是否需要？

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