Node多进程模型和项目部署

1. Node多进程模型

单进程的Node应用在处理高并发请求时，会出现阻塞，导致系统响应变慢，甚至崩溃的情况。针对这个问题，Node提供了多进程的解决方案。

1.1 多进程通信

Node的多进程通信可以通过IPC（Inter-Process Communication）实现，IPC是一种进程间的通信机制。Node提供了两种IPC通信方式：

1.1.1 Child Process

Node提供了Child Process模块，用于创建和管理子进程。创建子进程后，主进程和子进程之间可以通过IPC通信，如下所示：

const { spawn } = require('child_process');
const child = spawn('ls', ['-lh', '/usr']);
child.stdout.on('data', (data) => {
  console.log(`stdout: ${data}`);
});
child.stderr.on('data', (data) => {
  console.error(`stderr: ${data}`);
});
child.on('close', (code) => {
  console.log(`child process exited with code ${code}`);
});

上述代码创建了一个ls命令的子进程，子进程输出的结果可以通过stdout事件获取到。同时，通过stderr事件可以获取子进程错误输出。

1.1.2 Cluster

Cluster模块是对Child Process模块的进一步封装，提供了一种简化多进程编程的方式。Cluster模块可以自动将一个Node进程复制成多个子进程，通过共享一个端口来实现负载均衡。

以下是Cluster模块使用的示例：

const cluster = require('cluster');
const http = require('http');
const numCPUs = require('os').cpus().length;
if (cluster.isMaster) {
  console.log(`Master ${process.pid} is running`);
  // 衍生工作进程
  for (let i = 0; i < numCPUs; i++) {
    cluster.fork();
  }
  cluster.on('exit', (worker, code, signal) => {
    console.log(`worker ${worker.process.pid} died`);
  });
} else {
  // 工作进程可以共享任何TCP连接
  // 在这里它是一个 HTTP 服务器
  http.createServer((req, res) => {
    res.writeHead(200);
    res.end('hello world\n');
  }).listen(8000);
  console.log(`Worker ${process.pid} started`);
}

1.2 多进程模式选择

在选择多进程模式之前，需要考虑系统的硬件配置、应用场景和具体业务流程等因素。

1.2.1 高可用型多进程

当一个Node应用需要在多个节点上运行，可以选择采用高可用型多进程模式。该模式需要一个负载均衡器，把请求转发到多个有相同功能的子进程中，从而提高应用的可用性和伸缩性。

以下是一个使用PM2部署多进程的示例：

pm2 start app.js -i max
pm2 list

该示例会将app.js模块启动多个子进程，i max表示启动的进程数量与CPU内核数相同。

1.2.2 CPU密集型多进程

当Node应用需要处理大量的CPU密集型操作时，可以选择采用CPU密集型多进程模式。该模式需要使用一种算法，将任务划分为多个小任务，在多个子进程中分别处理，最后把结果汇总得到最终结果。

以下是一个使用Child Process多进程处理CPU密集型任务的示例：

const { spawn } = require('child_process');
const { cpus } = require('os');
const workers = [];
for (let i = 0; i < cpus().length; i++) {
  const worker = spawn('node', ['worker.js']);
  workers.push(worker);
}
// IPC
workers.forEach((worker) => {
  worker.send('start');
});

该示例会启动与CPU内核数相同的子进程，每个子进程都执行worker.js模块中的代码，最后通过IPC通信获取计算结果。

2. 项目部署

在Node应用部署过程中，需要注意以下几个方面：

2.1 环境配置

在部署Node应用之前，需要在目标机器上安装Node环境，并保证版本一致。同时，还需要配置应用所需的数据库、缓存和消息队列等服务的环境变量。

以下是一个使用Docker部署Node应用的示例：

FROM node:10
# 设置环境变量
ENV MONGO_DB_USERNAME=admin
ENV MONGO_DB_PASSWORD=admin
ENV MONGO_DB_HOST=localhost
ENV MONGO_DB_PORT=27017
ENV MONGO_DB_NAME=mydb
# 在容器中创建应用目录
RUN mkdir -p /usr/src/app
# 设置工作目录
WORKDIR /usr/src/app
# 安装依赖
COPY package*.json ./
RUN npm install
# 拷贝源码到容器中
COPY . .
# 对外发布端口
EXPOSE 3000
# 启动应用
CMD [ "npm", "start" ]

2.2 远程部署

在远程部署Node应用时，可以使用SSH协议来进行远程连接，并使用rsync或scp等工具来进行文件传输。

以下是一个使用SSH连接并使用rsync部署Node应用的示例：

#!/bin/sh
# 目标服务器IP
IP="10.10.10.10"
# 应用目录
APP_DIR="/usr/local/app"
REMOTE_DIR="$IP:$APP_DIR"
# 部署
rsync -ravzc --progress ./ $REMOTE_DIR
# 安装依赖
ssh $IP "cd $APP_DIR && npm install"
# 启动应用
ssh $IP "cd $APP_DIR && pm2 start app.js -i max"

2.3 自动化部署

对于频繁修改的Node应用，可以使用自动化工具来实现快速部署。例如，可以使用Jenkins来实现源码编译、测试和自动部署等功能。

以下是一个使用Jenkins实现自动化构建和部署的示例：

node {
  stage('Git Clone') {
    git 'https://github.com//.git'
  }
  
  stage('Install Dependencies') {
    sh 'npm install'
  }
  
  stage('Build') {
    sh 'npm run build'
  }
  
  stage('Deploy') {
    sshPublisher(
      continueOnError: false, 
      failOnError: true,
      publishers: [
        sshPublisherDesc(
          configName: "ssh-config",
          verbose: true,
          transfers: [
            sshTransfer(
              sourceFiles: "dist/**/*",
              excludes: "",
              remoteDirectory: "/usr/local/app"
            )
          ]
        )
      ]
    )
  }
}

该示例会从Git仓库中下载代码，安装依赖，构建应用，并通过SSH连接将构建结果传输到目标服务器。

3. 总结

Node多进程模型和项目部署是Node应用开发过程中的两个重要环节。Node提供了多种多进程编程的解决方案，我们需要根据具体业务需要进行选择。而在部署Node应用时，需要关注环境配置、远程部署和自动化部署等问题。