Node.Js中实现端口重用原理详解

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本文介绍了Node.Js中实现端口重用原理详解，分享给大家，具体如下：

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起源，从官方实例中看多进程共用端口

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执行结果：

了解http.js模块：

我们都只有要创建一个http服务，必须引用http模块,http模块最终会调用net.js实现网络服务

// lib/net.jsuse strict; ...Server.prototype.listen = function(...args) { ... if (options instanceof TCP) { this._handle = options; this[async_id_symbol] = this._handle.getAsyncId(); listenInCluster(this, null, -1, -1, backlogFromArgs); // 注意这个方法调用了cluster模式下的处理办法 return this; } ...};function listenInCluster(server, address, port, addressType,backlog, fd, exclusive) {// 如果是master 进程或者没有开启cluster模式直接启动listenif (cluster.isMaster || exclusive) { //_listen2,细心的人一定会发现为什么是listen2而不直接使用listen // _listen2 包裹了listen方法，如果是Worker进程，会调用被hack后的listen方法，从而避免出错端口被占用的错误 server._listen2(address, port, addressType, backlog, fd); return; } const serverQuery = { address: address, port: port, addressType: addressType, fd: fd, flags: 0 };// 是fork 出来的进程，获取master上的handel,并且监听，// 现在是不是很好奇_getServer方法做了什么 cluster._getServer(server, serverQuery, listenOnMasterHandle);} ...

答案很快就可以通过cluster._getServer 这个函数找到

代理了server._listen2 这个方法在work进程的执行操作

向master发送queryServer消息，向master注册一个内部TCP服务器

// lib/internal/cluster/child.jscluster._getServer = function(obj, options, cb) { // ... const message = util._extend({ act: queryServer, // 关键点：构建一个queryServer的消息 index: indexes[indexesKey], data: null }, options); message.address = address;// 发送queryServer消息给master进程，master 在收到这个消息后，会创建一个开始一个server，并且listen send(message, (reply, handle) => { rr(reply, indexesKey, cb); // Round-robin. }); obj.once(listening, () => { cluster.worker.state = listening; const address = obj.address(); message.act = listening; message.port = address && address.port || options.port; send(message); });}; //... // Round-robin. Master distributes handles across workers.function rr(message, indexesKey, cb) { if (message.errno) return cb(message.errno, null); var key = message.key; // 这里hack 了listen方法 // 子进程调用的listen方法，就是这个，直接返回0，所以不会报端口被占用的错误 function listen(backlog) { return 0; } // ... const handle = { close, listen, ref: noop, unref: noop }; handles[key] = handle; // 这个cb 函数是net.js 中的listenOnMasterHandle 方法 cb(0, handle);}// lib/net.js/*function listenOnMasterHandle(err, handle) { err = checkBindError(err, port, handle); server._handle = handle; // _listen2 函数中,调用的handle.listen方法，也就是上面被hack的listen server._listen2(address, port, addressType, backlog, fd); }*/

master进程收到queryServer消息后进行启动服务

如果地址没被监听过，通过RoundRobinHandle监听开启服务

如果地址已经被监听，直接绑定handel到已经监听到服务上，去消费请求

// lib/internal/cluster/master.jsfunction queryServer(worker, message) { const args = [ message.address, message.port, message.addressType, message.fd, message.index ]; const key = args.join(:); var handle = handles[key]; // 如果地址没被监听过，通过RoundRobinHandle监听开启服务 if (handle === undefined) { var constructor = RoundRobinHandle; if (schedulingPolicy !== SCHED_RR ||message.addressType === udp4 ||message.addressType === udp6) {constructor = SharedHandle; } handles[key] = handle = new constructor(key,address,message.port,message.addressType,message.fd,message.flags); } // 如果地址已经被监听，直接绑定handel到已经监听到服务上，去消费请求 // Set custom server data handle.add(worker, (errno, reply, handle) => { reply = util._extend({errno: errno,key: key,ack: message.seq,data: handles[key].data }, reply); if (errno)delete handles[key]; // Gives other workers a chance to retry. send(worker, reply, handle); });}

看到这一步，已经很明显，我们知道了多进行端口共享的实现原理

其实端口仅由master进程中的内部TCP服务器监听了一次

因为net.js 模块中会判断当前的进程是master还是Worker进程

如果是Worker进程调用cluster._getServer 去hack原生的listen 方法

所以在child调用的listen方法，是一个return 0 的空方法，所以不会报端口占用错误

那现在问题来了，既然Worker进程是如何获取到master进程监听服务接收到的connect呢？

监听master进程启动的TCP服务器的connection事件

通过轮询挑选出一个worker

向其发送newconn内部消息，消息体中包含了客户端句柄

有了句柄，谁都知道要怎么处理了哈哈

// lib/internal/cluster/round_robin_handle.jsfunction RoundRobinHandle(key, address, port, addressType, fd) { this.server = net.createServer(assert.fail); if (fd >= 0) this.server.listen({ fd }); else if (port >= 0) this.server.listen(port, address); else this.server.listen(address); // UNIX socket path. this.server.once(listening, () => { this.handle = this.server._handle; // 监听onconnection方法 this.handle.onconnection = (err, handle) => this.distribute(err, handle); this.server._handle = null; this.server = null; });}RoundRobinHandle.prototype.add = function (worker, send) { // ...};RoundRobinHandle.prototype.remove = function (worker) { // ...};RoundRobinHandle.prototype.distribute = function (err, handle) { // 负载均衡地挑选出一个worker this.handles.push(handle); const worker = this.free.shift(); if (worker) this.handoff(worker);};RoundRobinHandle.prototype.handoff = function (worker) { const handle = this.handles.shift(); const message = { act: ewconn, key: this.key }; // 向work进程其发送newconn内部消息和客户端的句柄handle sendHelper(worker.process, message, handle, (reply) => { // ... this.handoff(worker); });};

下面让我们看看Worker进程接收到newconn消息后进行了哪些操作

// lib/child.jsfunction onmessage(message, handle) { if (message.act === ewconn) onconnection(message, handle); else if (message.act === disconnect) _disconnect.call(worker, true); }// Round-robin connection.// 接收连接，并且处理function onconnection(message, handle) { const key = message.key; const server = handles[key]; const accepted = server !== undefined; send({ ack: message.seq, accepted }); if (accepted) server.onconnection(0, handle);}

总结

net模块会对进程进行判断，是worker 还是master, 是worker的话进行hack net.Server实例的listen方法

worker 调用的listen 方法是hack掉的，直接return 0,不过会向master注册一个connection接手的事件

master 收到客户端connection事件后，会轮询向worker发送connection上来的客户端句柄

worker收到master发送过来客户端的句柄，这时候就可以处理客户端请求了

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