Node.js 多进程：child_process 与 cluster 榨干多核 CPU

Node 的事件循环跑在单个线程上，一台 8 核机器默认只用一个核。CPU 密集场景或者纯粹想吃满机器性能，就得开多进程。Node 给了两层方案：底层的 child_process 和上层的 cluster。

child_process：四种创建方式

const { spawn, exec, execFile, fork } = require('child_process')

// 1. spawn：启动任意命令，流式读写输出，适合长任务
const ls = spawn('ls', ['-la'])
ls.stdout.on('data', (chunk) => console.log(chunk.toString()))

// 2. exec：执行 shell 字符串，一次性缓冲全部输出，适合短命令
exec('git log --oneline -5', (err, stdout) => {
  console.log(stdout)
})

// 3. fork：专门 fork 一个新的 Node 进程，自带 IPC 通道
const worker = fork('./worker.js')
worker.send({ task: 'compress', file: 'a.zip' })
worker.on('message', (result) => console.log(result))

子进程里用 process.on('message') 接收、process.send() 回传，父子之间靠 IPC 通信，不用走网络。

经验法则：

调用系统命令、第三方 CLI：spawn（参数数组传参，避免 shell 注入）；要 shell 特性（管道、通配符）才用 exec，且绝不要把用户输入拼进 exec 的命令串
跑一段独立的 Node 计算任务：fork，IPC 通信最方便

cluster：多进程监听同一个端口

fork 的子进程默认不能复用父进程的端口，而 cluster 模块就是为解决"多个进程共同对外提供 HTTP 服务"而生的：

const cluster = require('cluster')
const http = require('http')
const os = require('os')

if (cluster.isPrimary) {
  // 主进程：按 CPU 核数 fork worker
  const numCPUs = os.cpus().length
  for (let i = 0; i < numCPUs; i++) {
    cluster.fork()
  }

  // worker 挂了自动拉起，实现基本的守护
  cluster.on('exit', (worker) => {
    console.log('worker ' + worker.process.pid + ' 挂了，重启')
    cluster.fork()
  })
} else {
  // 工作进程：各自跑服务，但监听同一个端口
  http.createServer((req, res) => {
    res.end('handled by ' + process.pid)
  }).listen(3000)
}

多个进程 listen 同一端口不报错，是因为连接先到达主进程，由主进程（Linux 下默认 round-robin）分发给 worker。Windows 上是各 worker 竞争 accept，行为略不同。

主进程不处理业务请求，只做调度和守护，轻量且稳定——挂了自动重启这个机制放在主进程里最可靠。

生产环境：直接用 PM2

手写 cluster 适合学习原理，生产上一般用 PM2 一行搞定，还附赠日志管理、开机自启、监控：

pm2 start app.js -i max      # max = 按 CPU 核数起实例
pm2 reload app               # 滚动重启，逐个实例替换，服务不中断
pm2 monit                    # 实时看各实例 CPU / 内存

reload 的滚动重启比 restart 重要：restart 是把所有实例同时干掉再起，中间有服务真空期；reload 逐个替换，对外无感。

什么时候需要多进程

CPU 密集计算：图像处理、加解密、大 JSON 序列化——这些会阻塞事件循环，丢给 worker 进程或 worker_threads
吃满多核：单机部署 Node 服务，不做多进程等于浪费大半台机器
故障隔离：单个 worker 崩溃不影响整体

反过来，如果服务是纯 IO 型（转发请求、查数据库），Node 的异步 IO 本身就能扛很高并发，多进程更多是为了利用多核而不是解决阻塞。

顺带一提：如果只是要并行执行 JS 计算而不需要独立进程，worker_threads（共享内存、线程级）比 fork 进程更轻量，这是另一个话题了。

Node.js 多进程：child_process 与 cluster 榨干多核 CPU

Node.js 多进程：child_process 与 cluster 榨干多核 CPU

child_process：四种创建方式

cluster：多进程监听同一个端口

生产环境：直接用 PM2

什么时候需要多进程

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