Node js是如何支持多处理器平台的?

封面图 • 2025-11-06 • nodejs

Node.js 本身是**单线程**的，基于事件循环（Event Loop）和非阻塞 I/O 模型来实现高性能的异步处理。然而，Node.js 提供了多种机制来支持**多处理器平台**，从而充分利用多核 CPU 的计算能力。

以下是 Node.js 支持多处理器平台的主要方式：

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## ✅ 1. **使用 `child_process` 模块创建子进程**

Node.js 提供了 `child_process` 模块，可以用来启动多个子进程，每个子进程可以独立运行在不同的 CPU 核心上。

### 示例：
```js
const { fork } = require('child_process');

// 启动两个子进程
const worker1 = fork('worker.js');
const worker2 = fork('worker.js');

worker1.on('message', (msg) => {
  console.log('Worker 1:', msg);
});

worker2.on('message', (msg) => {
  console.log('Worker 2:', msg);
});
```

- 每个子进程都是一个独立的 Node.js 进程。
- 可以通过 `fork()` 或 `exec()` 来创建子进程。
- 子进程之间不能共享内存，但可以通过 `IPC`（进程间通信）进行通信。

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## ✅ 2. **使用 `cluster` 模块实现多进程集群**

Node.js 内置了 `cluster` 模块，用于创建多个工作进程（workers），这些工作进程共享同一个 TCP 端口，适合用于 Web 服务器负载均衡。

### 示例：
```js
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 {
  // 工作进程
  http.createServer((req, res) => {
    res.writeHead(200);
    res.end('Hello World\n');
  }).listen(8000);

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

### 特点：
- 所有工作进程共享同一个端口（通过主进程监听）。
- 主进程负责分发请求给各个工作进程。
- 适用于高并发的 Web 服务。

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## ✅ 3. **使用 `worker_threads` 实现多线程并行计算**

Node.js 从 v10 开始引入了 `worker_threads` 模块，允许在同一个进程中创建多个线程，用于执行 CPU 密集型任务。

### 示例：
```js
const { Worker } = require('worker_threads');

const worker = new Worker('./worker.js');

worker.on('message', (msg) => {
  console.log('Received:', msg);
});

worker.postMessage({ hello: 'world' });
```

### 在 `worker.js` 中：
```js
const { parentPort } = require('worker_threads');

parentPort.on('message', (msg) => {
  console.log('Worker received:', msg);
  parentPort.postMessage({ result: 'done' });
});
```

### 适用场景：
- 处理 CPU 密集型任务（如图像处理、加密、大数据计算等）。
- 避免阻塞主线程（Event Loop）。

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## ✅ 4. **使用第三方库（如 PM2、Forever、Nodemon）管理多进程**

这些工具可以帮助你更方便地管理多个 Node.js 进程，比如：

- **PM2**：支持多进程、负载均衡、自动重启等功能。
- **Forever**：简单的进程管理工具。
- **Nodemon**：用于开发时监控文件变化并重启进程。

### 示例（PM2）：
```bash
pm2 start app.js -i max
```
这会根据 CPU 核心数启动多个进程。

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## 🧠 总结：Node.js 如何支持多处理器平台？

| 方法 | 是否多线程？ | 是否多核？ | 适用场景 |
|------|----------------|--------------|-----------|
| `child_process` | 是（多个进程） | 是 | 跨平台任务、系统调用 |
| `cluster` | 是（多个进程） | 是 | Web 服务器负载均衡 |
| `worker_threads` | 是（多个线程） | 是 | CPU 密集型任务 |
| 第三方工具（PM2） | 是（多个进程） | 是 | 生产环境部署 |

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如果你的应用需要充分利用多核 CPU，建议根据实际需求选择合适的方式：

- 如果是 **Web 服务**，推荐使用 `cluster`；
- 如果是 **CPU 密集型任务**，推荐使用 `worker_threads`；
- 如果是 **跨平台任务或系统调用**，推荐使用 `child_process`。

需要我帮你具体设计一个多核 Node.js 应用架构吗？