Node.js在Debian上的集群方案

Node.js 在 Debian 上的集群方案

一 方案总览

• 单机多进程：使用 Node.js 内置 cluster 模块 或 PM2 集群模式，让多个工作进程共享同一端口，充分利用多核 CPU。适合在一台服务器上提升吞吐与容错。
• 多机横向扩展：在多个 Debian 节点上各自运行 Node.js 实例，前置 Nginx/HAProxy 做负载均衡，实现高可用与水平扩展。
• 容器化编排：使用 Docker 与 Docker Compose 快速拉起多实例，便于开发、测试与小规模部署。
  以上三种方式可单独使用，也可组合（如 PM2 管理进程 + Nginx 做入口负载）。

二 方案一 单机多进程集群

• 使用内置 cluster 模块
  思路是由主进程 fork 与 CPU 核心数相同的子进程，子进程共享监听端口，主进程负责故障重启。示例要点：

  • 通过 cluster.isMaster 分支启动多个 cluster.fork()；
  • 监听 ‘exit’ 事件，必要时重新 fork；
  • 子进程内创建 http/server.listen(端口)，多个 worker 共享该端口；
  • 分发策略在类 Unix 系统上默认采用 round-robin，通常较为均衡。
    参考最小示例（端口示例用 3000）：
    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’, () => cluster.fork()); }
    else http.createServer((_, res) => res.end(‘Hello\n’)).listen(3000);
    运行：node app.js。该模型简单、零依赖，适合对进程生命周期有完全控制的场景。

• 使用 PM2 集群模式
  适合生产环境的进程管理、日志聚合、自动重启与零停机重启。

  • 安装：sudo npm install pm2 -g；
  • 启动：pm2 start app.js -i max（按 CPU 核心数启动实例）；
  • 配置文件（ecosystem.config.js）：
    module.exports = { apps: [{ name: ‘my-app’, script: ‘app.js’, instances: ‘max’, exec_mode: ‘cluster’, autorestart: true, watch: false, max_memory_restart: ‘1G’, env: { NODE_ENV: ‘development’ }, env_production: { NODE_ENV: ‘production’ } }] };
    启动：pm2 start ecosystem.config.js --env production；
  • 常用运维：pm2 list/show/restart/stop/delete，以及 pm2 monit 监控。
    PM2 提供开箱即用的集群、守护与监控能力，部署与维护成本低。

三 方案二 多机横向扩展与负载均衡

• 架构要点
  • 在每台 Debian 上按“方案一”启动多个 Node.js 实例（不同端口或相同端口均可，由前端统一入口）；
  • 前置 Nginx/HAProxy 统一暴露 80/443，做反向代理与健康检查，后端按 round-robin 或其他策略分发。
• Nginx 示例（/etc/nginx/sites-available/default）
  upstream myapp { 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://myapp; proxy_http_version 1.1; 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 Upgrade $http_upgrade; proxy_set_header Connection ‘upgrade’; } }
  重载：sudo systemctl reload nginx。
• HAProxy 示例（/etc/haproxy/haproxy.cfg）
  frontend http-in bind *:80
  default_backend node-back
  backend node-back balance roundrobin
  server node1 192.168.1.11:3000 check
  server node2 192.168.1.12:3000 check
  server node3 192.168.1.13:3000 check
  重启：sudo systemctl restart haproxy。
  该方案便于扩容与故障隔离，入口统一、后端可滚动升级。

四 方案三 容器化与 Docker Compose

• 适用场景：开发/测试一致性、快速复制环境、与 CI/CD 集成。
• 示例
  • Dockerfile（示例基于 node:14，可按需调整版本）：
    FROM node:14
    WORKDIR /usr/src/app
    COPY package*.json ./
    RUN npm install
    COPY . .
    EXPOSE 8000
    CMD [“node”, “app.js”]
  • docker-compose.yml（示例创建 4 个实例并映射 8000）：
    version: ‘3’
    services:
    app:
    build: .
    deploy:
    replicas: 4
    ports:
    - “8000:8000”
    构建并启动：docker-compose up --build。
    提示：生产环境可结合 Docker Swarm/Kubernetes 做编排、健康检查与自动扩缩容。

五 实践建议与注意事项

• 进程与端口：多进程共享端口由 master 分发连接；在类 Unix 上默认 round-robin 通常足够均衡，避免自行在应用层再做复杂分发逻辑。
• 优雅停机与重启：在 cluster 中监听 ‘exit’ 事件并及时 fork 替代；使用 PM2 的 restart/delete/monit 能力，配合 nginx/haproxy 的健康检查 实现滚动升级。
• 资源与重启：为 PM2 配置 max_memory_restart（如 1G）避免内存泄漏拖垮实例；按需设置 watch（开发）与 autorestart（生产）。
• 日志与排障：集中收集 PM2 日志与 Nginx/HAProxy 访问/错误日志，便于定位跨进程与跨节点的异常。
• 安全与网络：对外仅暴露 80/443，后端实例监听内网地址；启用 TLS/HTTPS；在 HAProxy/Nginx 配置合适的超时与健康检查参数。