PM2 多进程模型原理分析及使用实践-JavaScript中文网-JavaScript教程资源分享门户

前言

在实际开发中，我们常常需要同时处理大量的任务，比如接收大量请求、执行多个任务等。当然单个进程可以实现这个过程，但随着业务的增长，单个进程很难承受这么高的压力，这时我们就需要一个更加高效的处理工具，这就是本文的主角 —— PM2。

PM2 是一个流行的 Node.js 进程管理工具，支持多核处理器并产生负载均衡。它可以让你快速而简单地管理和维护应用程序，同时还支持快速地热部署、进程守护和进程监控等功能。

在本篇文章中，我们将会详细探讨 PM2 的多进程模型原理，并会在此基础上，对其应用进行实践和指导

PM2 多进程模型原理

PM2 提供了两种模型，分为 Cluster 模型和 Fork 模型。

Cluster 模型：PM2 利用了 Node.js 的 Cluster 模块启动了多个进程并绑定在同一个端口，从而达到进程间的负载均衡
Fork 模型：PM2 利用了 Node.js 的 Child_process 模块启动多个子进程来处理请求，每个子进程都可以绑定不同的端口

Cluster 模型

Cluster 模型是 PM2 目前最常用的模型，原因是它可以有效地利用多核 CPU 的优势。我们来看一下 Cluster 模型的实现原理。

首先，利用 Cluster 模块 fork 函数复制主进程，该函数会分配一个新的进程 ID 并且利用 IPC(Inter-Process Communication) 通信建立与主进程之间的链接。接下来，利用 Round Robin（轮询调度算法）分散用户请求到不同的子进程，从而实现多进程负载均衡。当收到重启、关机、停止等命令时，PM2 父进程将向所有子进程发送消息，停止他们的处理，然后再执行特定操作。

Cluster 模型的优缺点如下：

优点

利用多核 CPU 的优势，对 Node.js 单线程带来负载均衡，处理高并发请求
非常适用于 CPU 密集型任务，比如图片、视频处理等

缺点

因为集群中有多个进程并共用一些资源，所以这个模型需要更多的 RAM 空间
对于 I/O 密集型应用程序，该模型无法完全利用 CPU 的优势，会导致浪费 CPU 等待（不过近期的 Node.js 版本更新已经解决了这个问题）

Fork 模型

另一种模型是 Fork 模型，利用 Node.js 的 Child_process 模块启动多个子进程来处理请求。

这个模型的优缺点如下：

优点

对于 I/O 密集型应用程序，Fork模型可以使各个进程彼此之间相互独立，不会抢夺进程共享资源的问题
对于 CPU 密集型问题，可以使用 Fork 模型逐渐逐渐提高处理能力

缺点

子进程之间的内存空间不共享，这意味着在 Fork 模型中无法有效利用 CPU 及内存资源
手动编写子进程通讯等逻辑

有了 PM2，Fork 模型就不需要在代码中手动编写创建、重启和重载多个进程这样的操作，PM2 提供简化的命令和 API，从而更好的维护和管理应用程序。

PM2 的应用实践

下面我们将通过一个简单的示例，说明一下 PM2 的应用实践

// javascriptcn.com 代码示例
// app.js
const cluster = require('cluster');
const os = require('os');
const express = require('express');
const process = require('process');
const app = express();
const port = 3000;

if(cluster.isMaster){
    console.log(`主进程 PID=${process.pid}`);

    for(let i=0;i<os.cpus().length;i++){
        cluster.fork();
    }
}else{
    app.get('/',(req,res)=>{
        res.send(`从进程 ${process.pid}`);
    });

    app.listen(port,()=>{
        console.log(`Child process PID=${process.pid}`);
    })
}

运行该应用程序，我们可以看到在集群模式下启动了主进程和多个子进程：

$ pm2 start app.js -i 3

其中 -i 表示启动了 3 个子进程，而 pm2 start 命令启动了整个应用程序。进行这个操作后，PM2 会监视这个应用程序并且将该应用程序捕获，并在后台运行。

查看进程状态：

$ pm2 list

杀死进程：

$ pm2 stop

重启进程：

$ pm2 restart

删除进程：

$ pm2 delete

总结

本文中，我们仔细探讨了 PM2 集群模型和 Fork 模型的优缺点，并用一个简单的实例来说明了 PM2 的具体应用。

PM2 是一个非常出色的 Node.js 进程管理工具，能够帮助我们管理和维护大型应用程序的多个进程。在实际开发中，对于各种类型的 Node.js 应用程序，使用 PM2 都是一个非常好的选择。

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