NodeJS是一种基于JavaScript的开发平台，它可以让开发者使用JavaScript编写服务器端的应用程序。NodeJS的一个特点是它采用了单线程的事件驱动模型，这意味着它可以高效地处理大量的并发请求，而不需要创建多个线程或进程。

为什么需要主从模式

但是，单线程也有一些局限性，比如：

• 如果遇到CPU密集型的任务，如图像处理、加密解密等，单线程会阻塞其他请求的处理，导致性能下降。
• 如果遇到异常或错误，单线程会崩溃，导致整个应用程序停止运行。
• 如果需要利用多核CPU的优势，单线程无法充分发挥硬件资源。

为了解决这些问题，NodeJS提供了一种主从模式（Master-Worker Pattern），也叫做集群模式（Cluster Mode）。主从模式是一种常见的分布式系统设计模式，它由一个主进程（Master Process）和多个从进程（Worker Process）组成。主进程负责管理和监控从进程，从进程负责处理具体的业务逻辑。

怎么实现主从模式

在NodeJS中，主从模式可以通过cluster模块来实现。cluster模块可以让开发者轻松地创建多个子进程，并且提供了一些方法和事件来控制和通信。使用cluster模块的基本步骤如下：

• 引入cluster模块，并判断当前进程是主进程还是从进程。
• 如果是主进程，使用cluster.fork()方法创建若干个从进程，并绑定一些事件来监听从进程的状态和消息。
• 如果是从进程，执行具体的业务逻辑，并使用process.send()方法向主进程发送消息。

基础用法

以下是使用 cluster 模块的基本示例：

const cluster = require('cluster');
const http = require('http');
const numCPUs = require('os').cpus().length;

if (cluster.isMaster) {
    console.log(`Master ${process.pid} is running`);

    // Fork workers.
    for (let i = 0; i < numCPUs; i++) {
        cluster.fork();
    }

    cluster.on('exit', (worker, code, signal) => {
        console.log(`Worker ${worker.process.pid} died`);
    });
} else {
    // Workers can share any TCP connection.
    // In this case, it is an HTTP server.
    http.createServer((req, res) => {
        res.writeHead(200);
        res.end('Hello from Worker!');
    }).listen(8000);

    console.log(`Worker ${process.pid} started`);
}

在上面的代码中，主进程首先检查它是否是主进程（cluster.isMaster）。如果是，它会创建与系统CPU核心数量相同的工作进程。每个工作进程都是主进程的一个独立实例，它们都有自己的内存，并运行在自己的V8实例中。工作进程通过 http.createServer 创建HTTP服务器并开始监听请求。

如果一个工作进程崩溃或被杀死，exit事件会被触发，你可以在这里重新启动工作进程。

进阶用法 - 结合Nginx的负载均衡

使用 Nginx 作为反向代理和负载均衡器。Nginx 可以将传入的请求分发到多个 Node.js 进程。

Nginx 配置示例：

http {
    upstream node_cluster {
        server 127.0.0.1:8000;
        server 127.0.0.1:8001;
        server 127.0.0.1:8002;
        # ... other Node.js processes
    }

    server {
        listen 80;

        location / {
            proxy_pass http://node_cluster;
            proxy_http_version 1.1;
            proxy_set_header Upgrade $http_upgrade;
            proxy_set_header Connection 'upgrade';
            proxy_set_header Host $host;
            proxy_cache_bypass $http_upgrade;
        }
    }
}

在上述配置中，Nginx 将传入的请求均衡地分发到 node_cluster 中定义的多个 Node.js 进程。

使用主从模式的优势

1. 负载均衡：在单个服务器上运行多个Node.js进程，这样可以均衡分配到来的请求，提高系统的吞吐量。
2. 容错和高可用性：如果一个工作进程崩溃，它可以被主进程重新启动，而不会影响其他工作进程。
3. CPU密集型任务：Node.js 是单线程的，对于CPU密集型任务，可以使用多个工作进程来避免阻塞主线程。

注意事项

• 状态共享：由于每个工作进程都是独立的，它们之间不共享内存。如果你的应用需要状态共享（例如，会话状态），你需要使用外部服务或数据库。

总之，Node.js 的 Master-Worker 模式通过 cluster 模块提供了一个简单而强大的方法来创建多进程应用，从而提高性能和可靠性。