Node.js高级编程cluster环境及源码调试详解

本文将详细讲解 Node.js 的 cluster 环境及源码调试，包含以下内容：

理解Cluster

Cluster 是 Node.js 的一个核心模块，它允许你创建一组子进程来共享同一个服务器端口，并在每个子进程之间分配工作负载。这就允许我们利用服务器的所有 CPU 核心，以提高 Node.js 应用程序的整体性能和可伸缩性，并确保可靠性。

Cluster 模块提供了 Master-Slave 架构，其中 Master 进程负责管理子进程，而 Slave 进程为真正执行工作的进程。

要创建一个 Node.js 集群，只需要使用以下代码：

const cluster = require('cluster')

// 如果是主进程，就将其分叉
if (cluster.isMaster) {
  const numWorkers = require('os').cpus().length;

  console.log(`Master cluster setting up ${numWorkers} workers`);

  // 创建所有工作进程
  for (let i = 0; i < numWorkers; i++) {
    cluster.fork();
  }

  // 这是在主进程上的代码块
  // 它可以在子进程之间分发工作负载

  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();
  });
} else {
  // 子进程

  // 这是在工作进程上的代码块
  // 实际工作程序应该在这里运行
}

调试集群中的 Node.js 代码

要调试集群中的 Node.js 代码，可以使用 Node.js 的 CLI 调试器来调试子进程或主进程。

在这里，我们将以调试主进程为例，演示如何在 Windows 系统上调试集群中的 Node.js 代码。

1. 在调试应用程序之前，请确保已在系统上安装了「Windows 工具包」。
2. 需要重新调试应用程序之前，请在代码里面添加「debugger」语句。
3. 要开始调试，首先需要在控制台中启动 Node.js 应用程序： node --inspect server.js
4. 然后，我们需要在 Chrome 浏览器中打开「DevTools」并转到「chrome://inspect」页面。
5. 当您看到应用程序显示在「chrome://inspect」页面上时，请单击链接。
6. 现在，我们可以在代码中设置断点进行调试。

示例1：集群应用程序的源码调试

现在，我们来看一个 Node.js 集群应用程序的源码调试示例：

const cluster = require('cluster')
const http = require('http')

if (cluster.isMaster) {
  // Fork workers
  for (let i = 0; i < 2; i++) {
    cluster.fork()
  }
} else {
  // Workers can share any TCP connection
  // In this case it is an HTTP server

  http.createServer(function (req, res) {
    res.writeHead(200)
    res.end('hello world\n')
  }).listen(8000)

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

上面的代码创建了一个名为 hello 的基本 Node.js 应用程序。

在这个示例中，我们启动了两个子进程来处理 HTTP 服务器请求，并将它们绑定到 8000 号端口。接下来我们将演示如何在该应用程序的源码中设置断点进行调试：

1. 在 server.js 文件的某个位置添加 debugger; 语句。
2. 在应用程序源代码所在目录中打开命令窗口。
3. 使用命令 node --inspect server.js 启动应用程序。
4. 打开浏览器并输入网址 chrome://inspect 以启动 DevTools。
5. 在 DevTools 窗口的 Network 标签下，在页面URL地址栏后面单击「Add Folder to Workspace」，并选择应用程序源代码所在的目录。
6. 现在，我们可以在源代码窗格中设置断点，然后返回应用程序窗口，并尝试访问 HTTP 服务器上的任何 URL。
7. 当应用程序中断时，我们可以使用 DevTools 来查看在该位置运行的所有变量和状态。

示例2：在集群上启用 Node.js 调试

如果您要在集群上启用 Node.js 调试，则必须始终将调试标志传递给集群应用程序的每个子进程。以下面的代码为例：

const cluster = require('cluster')
const http = require('http')

if (cluster.isMaster) {
  // Fork workers
  for (let i = 0; i < 2; i++) {
    cluster.fork()
  }
} else {
  // Workers can share any TCP connection
  // In this case it is an HTTP server

  http.createServer(function (req, res) {
    res.writeHead(200)
    res.end('hello world\n')
  }).listen(8000)

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

以下是如何在集群子进程中启用调试器的示例：

1. 在每个子进程的起始代码中添加以下语句：

const debug = require('debug')(`worker:${process.pid}`)
debug('worker started')

1. 现在，在文件夹中打开存储库，然后将在每个子进程中运行的命令更改为 node --inspect -r ./debugger.js app.js。
2. 现在，使用 Chrome 浏览器打开 URL chrome://inspect，单击「Open dedicated DevTools for Node」链接，然后选择应用程序的源代码目录。
3. 如果您需要在主进程中启用 Node.js 调试，只需将其作为标志传递给 node。例如，node --inspect server.js。
4. 现在，您可以在调试器中设置断点，并单步执行代码。

希望以上信息能对您有所帮助！