Node.js应用在Linux上如何实现高可用

Node.js应用在Linux上的高可用实践

一 架构总览

• 进程层高可用：在单机上用 Node.js 内置 Cluster 或 PM2 集群模式启动多个工作进程，充分利用多核并在进程崩溃时自动重启，提升稳定性与吞吐。
• 服务层高可用：在主机前部署 Nginx/HAProxy 做反向代理与负载均衡，对外暴露 80/443，将流量分发到多个应用实例；支持健康检查与故障摘除。
• 数据与存储高可用：数据库与缓存采用主从/副本集/集群等机制（如 MySQL 主从复制、MongoDB 副本集），避免单点。
• 运行与编排：使用 Docker 容器化，配合 Kubernetes/Docker Swarm 做多实例编排、滚动升级与自愈。
• 可观测性与自动化：接入 Prometheus/Grafana 监控与告警，集中日志（如 ELK），并通过 CI/CD 实现自动化构建、测试与发布。

二 单机多进程与进程管理

• 使用 PM2 快速启用集群与守护
  • 安装与启动：
    • 安装：npm install pm2 -g
    • 启动：pm2 start app.js -i max（按 CPU 核心数启动工作进程）
    • 自启动：pm2 startup（按提示生成并启用开机自启脚本）
    • 常用：pm2 status/monit/logs/restart
  • 适用场景：快速获得进程守护、零停机重启、日志聚合与集群能力。
• 使用 Node.js Cluster 模块
  • 核心思路：主进程 fork 多个工作进程共享同一端口；监听 exit 事件并重新 fork，实现故障恢复。
  • 示例：
    • const cluster = require(‘cluster’); const http = require(‘http’); const numCPUs = require(‘os’).cpus().length;
    • if (cluster.isMaster) { for (let i = 0; i < numCPUs; i++) cluster.fork(); cluster.on(‘exit’, (w) => console.log(‘worker’, w.process.pid, ‘died’)); }
    • else http.createServer((_, res) => res.end(‘ok’)).listen(3000);
  • 适用场景：需要更细粒度控制进程生命周期与自定义调度策略。

三 多机横向扩展与负载均衡

• Nginx 反向代理与负载均衡示例
  • 安装（Ubuntu/CentOS）：sudo apt install nginx 或 sudo yum install nginx
  • 配置要点（/etc/nginx/nginx.conf 或 /etc/nginx/conf.d/*.conf）：
    • upstream node_app { server 192.168.1.11:3000; server 192.168.1.12:3000; server 192.168.1.13:3000; }
    • server { listen 80; location / { proxy_pass http://node_app; proxy_http_version 1.1; proxy_set_header Upgrade $http_upgrade; proxy_set_header Connection ‘upgrade’; proxy_set_header Host $host; proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr; proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for; proxy_set_header X-Forwarded-Proto $scheme; } }
  • 启用与验证：sudo systemctl enable --now nginx；访问域名/端口验证转发与健康检查。
• 扩展建议
  • 结合 systemd 或 容器编排 保证 Nginx 高可用（多实例 + Keepalived VIP）。
  • 在 upstream 中使用 least_conn 或 ip_hash 等策略；为关键路径配置 主动健康检查 与 熔断。

四 容器化与编排

• Docker 化最小示例
  • Dockerfile：
    • FROM node:18
    • WORKDIR /usr/src/app
    • COPY package*.json ./
    • RUN npm ci --only=production
    • COPY . .
    • EXPOSE 3000
    • CMD [“node”,“app.js”]
• Docker Compose 快速多实例
  • docker-compose.yml：
    • version: ‘3’
    • services: app: build: . ports: [“3000”] deploy: replicas: 4
  • 启动：docker-compose up -d --scale app=4
• Kubernetes 生产就绪
  • 建议以 Deployment 管理副本（如 replicas: 3）、Service 暴露端口、Ingress 提供域名与 TLS；结合 readiness/liveness 探针实现自动摘除与恢复。

五 数据库与缓存高可用及可观测性

• 数据库高可用
  • MySQL 主从复制：主库开启 log_bin，从库配置 server-id/read_only 并执行 CHANGE MASTER TO …; START SLAVE; 实现数据冗余与读写分离。
  • MongoDB 副本集：部署 3/5/7 节点副本集，提供自动故障切换与数据高可用。
• 可观测性与自动化
  • 监控告警：以 Prometheus 采集 Node.js/Prometheus Client 指标，Grafana 可视化与阈值告警。
  • 日志管理：集中收集到 ELK（Elasticsearch/Logstash/Kibana） 或 Loki，便于检索与故障复盘。
  • 发布与回滚：建立 CI/CD（如 Jenkins/GitLab CI）流水线，结合 滚动更新/蓝绿发布 降低变更风险。