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PM2的集群模式（Cluster Mode）

技术运维Node.js

PM2 的 Cluster Mode（集群模式）是一个强大的功能，可以让 Node.js 应用充分利用多核 CPU 的能力。以下是该功能的核心点和如何使用的说明，结合 PM2 官方文档。

1. 什么是 PM2 Cluster Mode？

  • 单线程限制： Node.js 默认是单线程的，这意味着它只能使用一个 CPU 核心。即使你的服务器有多个核心，默认情况下不会自动利用其他核心。

  • 集群模式的作用： PM2 的集群模式通过创建多个子进程（forked processes），将请求分发到多个进程上，从而充分利用多核 CPU 的性能。

  • 主要特点：

    • 支持负载均衡：自动将请求分配给不同的子进程。
    • 容错机制：一个进程崩溃不会影响其他进程。
    • 动态扩展：可以根据负载调整进程数量。

2. 如何启动应用程序的集群模式？

使用命令行启动

pm2 start app.js -i max

  • app.js：你的应用程序入口文件。
  • -i max：PM2 会自动根据服务器的 CPU 核心数量启动对应数量的进程。
  • 例如：在一个 4 核 CPU 的服务器上，这个命令会启动 4 个子进程。

指定进程数量

pm2 start app.js -i 2

  • -i 2：指定启动 2 个进程，可以根据需求调整数量。

使用配置文件启动

创建一个 ecosystem.config.js 文件：

module.exports = {
  apps: [
    {
      name: "app-name", // 应用名称
      script: "./app.js", // 应用入口文件
      instances: "max", // 根据 CPU 核心数自动启动进程
      exec_mode: "cluster", // 启用集群模式
      env: {
        NODE_ENV: "production",
      },
    },
  ],
};

启动应用：

pm2 start ecosystem.config.js

3. 常用的 PM2 命令

查看进程状态

pm2 status
  • 显示所有正在运行的应用，包括其模式（fork/cluster）、CPU 使用率、内存占用等。

查看日志

pm2 logs

  • 查看运行时日志，支持实时输出。

停止应用

pm2 stop app-name

  • 停止某个应用的所有进程。

重启应用

pm2 restart app-name
  • 重启所有进程。

4. 集群模式的优势

负载均衡

  • PM2 内置的负载均衡机制会将请求均匀分配到不同的子进程。
  • 对于 CPU 密集型或高并发场景，能够显著提高应用的处理能力。

高可用性

  • 如果某个进程崩溃，PM2 会自动重启它，确保服务的高可用性。

扩展性

  • 根据服务器的 CPU 核心数和负载情况，可以动态调整进程数量。

5. 集群模式的限制

共享内存

  • 集群模式中的每个子进程是独立的，无法直接共享内存。需要通过外部工具（如 Redis、数据库）实现数据共享。

调试难度

  • 多进程模式可能增加调试的复杂性。建议使用 PM2 提供的日志工具排查问题。

适用场景

  • 如果应用是 I/O 密集型（如数据库查询、文件操作），单线程已足够高效，未必需要集群模式。
  • 对于 CPU 密集型任务 或高并发场景，集群模式非常适用。

6. 集群模式的实际应用场景

API 服务

  • 当你的 API 需要处理大量并发请求时，可以通过集群模式显著提升吞吐量。

WebSocket 服务

  • WebSocket 连接需要长时间占用资源，通过集群模式分担连接负载。

任务队列处理

  • 使用集群模式并行处理任务队列中的任务，提高处理速度。

7. 官方文档地址

完整文档请访问：PM2 Cluster Mode 文档

8. 总结建议

  • 是否需要集群模式？

    • 如果你的服务器是多核 CPU 且应用存在高并发需求，集群模式是强烈推荐的。
    • 如果负载较低或是开发环境，单线程模式即可。

  • 如何配置？

    • 使用 pm2 start app.js -i max，快速启动集群模式。
    • 对于复杂项目，建议使用 ecosystem.config.js 文件管理进程。

通过合理使用 PM2 的集群模式，可以让你的 Node.js 应用在多核环境下充分发挥性能潜力！

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