node中怎么利用進程通信實現(xiàn)Cluster共享內(nèi)存

node中怎么利用進程通信實現(xiàn)Cluster共享內(nèi)存，針對這個問題，這篇文章詳細(xì)介紹了相對應(yīng)的分析和解答，希望可以幫助更多想解決這個問題的小伙伴找到更簡單易行的方法。

##IPC的基本用法：

// worker進程 發(fā)送消息
process.send(‘讀取共享內(nèi)存');
 
// master進程 接收消息 -> 處理 -> 發(fā)送回信
cluster.on('online', function (worker) {
   // 有worker進程建立，即開始監(jiān)聽message事件
   worker.on(‘message', function(data) {
     // 處理來自worker的請求
     // 回傳結(jié)果
     worker.send(‘result')
   });
});

在Node.js中，通過send和on(‘message', callback)實現(xiàn)的IPC通信有幾個特點。首先，master和worker之間可以互相通信，而各個worker之間不能直接通信，但是worker之間可以通過master轉(zhuǎn)發(fā)實現(xiàn)間接通信。另外，通過send方法傳遞的數(shù)據(jù)，會先被JSON.stringify處理后再傳遞，接收后會再用JSON.parse解析。所以Buffer對象傳遞后會變成數(shù)組，而function則無法直接傳遞。反過來說，就是可以直接傳遞除了buffer和function之外的所有數(shù)據(jù)類型（已經(jīng)很強大了，而且buffer和function也可以用變通的方法實現(xiàn)傳遞）。

基于以上特點，我們可以設(shè)計一個通過IPC來共享內(nèi)存的方案：

1、worker進程作為共享內(nèi)存的使用者，并不直接操作共享內(nèi)存，而是通過send方法通知master進程進行寫入(set)或者讀取(get)操作。

2、master進程初始化一個Object對象作為共享內(nèi)存，并根據(jù)worker發(fā)來的message，對Object的鍵值進行讀寫。

3、由于要使用跨進程通信，所以worker發(fā)起的set和get都是異步操作，master根據(jù)請求進行實際讀寫操作，然后將結(jié)果返回給worker（即把結(jié)果數(shù)據(jù)send給worker）。

##數(shù)據(jù)格式

為了實現(xiàn)進程間異步的讀寫功能，需要對通信數(shù)據(jù)的格式做一點規(guī)范。

首先是worker的請求數(shù)據(jù)：

requestMessage = {
  isSharedMemoryMessage: true, // 表示這是一次共享內(nèi)存的操作通信
  method: ‘set', // or ‘get' 操作的方法
  id: cluster.worker.id, // 發(fā)起操作的進程（在一些特殊場景下，用于保證master可以回信）
  uuid: uuid, // 此次操作的（用于注冊/調(diào)用回調(diào)函數(shù)）
  key: key, // 要操作的鍵
  value: value // 鍵對應(yīng)的值（寫入）
}

master在接到數(shù)據(jù)后，會根據(jù)method執(zhí)行相應(yīng)操作，然后根據(jù)requestMessage.id將結(jié)果數(shù)據(jù)發(fā)給對應(yīng)的worker，數(shù)據(jù)格式如下：

responseMessage = {
  isSharedMemoryMessage: true, // 標(biāo)記這是一次共享內(nèi)存通信
  uuid: requestMessage.uuid, // 此次操作的唯一標(biāo)示
  value: value // 返回值。get操作為key對應(yīng)的值，set操作為成功或失敗
}

規(guī)范數(shù)據(jù)格式的意義在于，master在接收到請求后，能夠?qū)⑻幚斫Y(jié)果發(fā)送給對應(yīng)的worker，而worker在接到回傳的結(jié)果后，能夠調(diào)用此次通信對應(yīng)的callback，從而實現(xiàn)協(xié)同。

規(guī)范數(shù)據(jù)格式后，接下來要做的就是設(shè)計兩套代碼，分別用于master進程和worker進程，監(jiān)聽通信并處理通信數(shù)據(jù)，實現(xiàn)共享內(nèi)存的功能。

##User類

User類的實例在worker進程中工作，負(fù)責(zé)發(fā)送操作共享內(nèi)存的請求，并監(jiān)聽master的回信。

var User = function() {
  var self = this;
  self.__uuid__ = 0;
 
  // 緩存回調(diào)函數(shù)
  self.__getCallbacks__ = {};
 
  // 接收每次操作請求的回信
  process.on('message', function(data) {
    
    if (!data.isSharedMemoryMessage) return;
    // 通過uuid找到相應(yīng)的回調(diào)函數(shù)
    var cb = self.__getCallbacks__[data.uuid];
    if (cb && typeof cb == 'function') {
      cb(data.value)
    }
    // 卸載回調(diào)函數(shù)
    self.__getCallbacks__[data.uuid] = undefined;
  });
};
 
// 處理操作
User.prototype.handle = function(method, key, value, callback) {
 
  var self = this;
  var uuid = self.__uuid__++;
 
  process.send({
    isSharedMemoryMessage: true,
    method: method,
    id: cluster.worker.id,
    uuid: uuid,
    key: key,
    value: value
  });
 
  // 注冊回調(diào)函數(shù)
  self.__getCallbacks__[uuid] = callback;
 
};
 
User.prototype.set = function(key, value, callback) {
  this.handle('set', key, value, callback);
};
 
User.prototype.get = function(key, callback) {
  this.handle('get', key, null, callback);
};

##Manager類

Manager類的實例在master進程中工作，用于初始化一個Object作為共享內(nèi)存，并根據(jù)User實例的請求，在共享內(nèi)存中增加鍵值對，或者讀取鍵值，然后將結(jié)果發(fā)送回去。

var Manager = function() {
 
  var self = this;
  
  // 初始化共享內(nèi)存
  self.__sharedMemory__ = {};
    
  // 監(jiān)聽并處理來自worker的請求
  cluster.on('online', function(worker) {
    worker.on('message', function(data) {
      // isSharedMemoryMessage是操作共享內(nèi)存的通信標(biāo)記
      if (!data.isSharedMemoryMessage) return;
      self.handle(data);
    });
  });
};
 
Manager.prototype.handle = function(data) {
  var self = this;
  var value = this[data.method](data);
 
  var msg = {
    // 標(biāo)記這是一次共享內(nèi)存通信
    isSharedMemoryMessage: true,       
    // 此次操作的唯一標(biāo)示
    uuid: data.uuid,
    // 返回值
    value: value
  };
 
  cluster.workers[data.id].send(msg);
};
 
// set操作返回ok表示成功
Manager.prototype.set = function(data) {
  this.__sharedMemory__[data.key] = data.value;
  return 'OK';
};
 
// get操作返回key對應(yīng)的值
Manager.prototype.get = function(data) {
  return this.__sharedMemory__[data.key];
};

##使用方法

if (cluster.isMaster) {
 
  // 初始化Manager的實例
  var sharedMemoryManager = new Manager();
 
  // fork第一個worker
  cluster.fork();
 
  // 1秒后fork第二個worker
  setTimeout(function() {
    cluster.fork();
  }, 1000);
   
} else {
 
  // 初始化User類的實例
  var sharedMemoryUser = new User();
 
  if (cluster.worker.id == 1) {
    // 第一個worker向共享內(nèi)存寫入一組數(shù)據(jù)，用a標(biāo)記
    sharedMemoryUser.set('a', [0, 1, 2, 3]);
  }
 
  if (cluster.worker.id == 2) {
    // 第二個worker從共享內(nèi)存讀取a的值
    sharedMemoryUser.get('a', function(data) {
      console.log(data); // => [0, 1, 2, 3]
    });
  }
  
}

關(guān)于node中怎么利用進程通信實現(xiàn)Cluster共享內(nèi)存問題的解答就分享到這里了，希望以上內(nèi)容可以對大家有一定的幫助，如果你還有很多疑惑沒有解開，可以關(guān)注億速云行業(yè)資訊頻道了解更多相關(guān)知識。