Запропонувати правку

Покращити цю статтю

Допрацюйте відповідь до «Що таке модуль cluster?». Ваші зміни проходять модерацію перед публікацією.

Потрібне підтвердження

Контент

Що ви змінюєте

Заголовок (UA)

Коротка відповідь (UA)

Показується над повною відповіддю для швидкого нагадування.

Відповідь (UA)

## Що таке `cluster`

> `cluster` - це вбудований модуль Node.js,
> який дозволяє запускати **кілька копій одного й того самого застосунку (воркерів)**,
> розподіляючи вхідні запити між ними через **один спільний порт**.

Простіше кажучи:

> `cluster` робить Node.js багатопроцесним - створює "чергу" воркерів,
> де кожен воркер - це окремий процес Node.js із власним event loop.

## Навіщо потрібен `cluster`

За замовчуванням Node.js працює **в одному потоці** й використовує **лише одне ядро процесора**.
Якщо в тебе сервер із 8 ядрами, то без кластеризації 7 з них будуть простоювати.

**Рішення:**

- `cluster` дозволяє запустити **кілька воркерів** (за кількістю ядер CPU),
- і **розподіляти навантаження** між ними автоматично.

## 1. Проста схема роботи

```javascript
┌─────────────────────┐
│   Master Process    │  ← слухає порт (наприклад, 3000)
│     (головний)       │
└────────┬────────────┘
         │
 ┌───────┴────────┬────────┬────────┐
 │                │        │        │
 ▼                ▼        ▼        ▼
Worker 1      Worker 2  Worker 3  Worker 4
(порт 3000)   (порт 3000) ...
```

- Усі воркери слухають **один і той самий порт**.
- Node.js (через master) **балансує запити** між ними (Round Robin).
- Кожен воркер - **окремий процес**, тому падіння одного не впливає на решту.

## 2. Приклад використання `cluster`

**server.js**

```javascript
const cluster = require('cluster');
const http = require('http');
const os = require('os');

if (cluster.isPrimary) {
  // Головний процес
  const numCPUs = os.cpus().length;
  console.log(`Головний процес ${process.pid}. Запускаємо ${numCPUs} воркерів...`);

// Створюємо воркерів за кількістю ядер
  for (let i = 0; i < numCPUs; i++) {
    cluster.fork();
  }

// Коли воркер вмирає - створюємо нового
  cluster.on('exit', (worker) => {
    console.log(`Воркер ${worker.process.pid} завершився. Перезапуск...`);
    cluster.fork();
  });

} else {
  // Воркери (обробляють запити)
  http.createServer((req, res) => {
    res.end(`Відповідь від воркера ${process.pid}\n`);
  }).listen(3000);

console.log(`Воркер ${process.pid} запущено`);
}
```

Що відбувається:

- Головний процес (`isPrimary`) створює воркерів за допомогою `cluster.fork()`.
- Кожен воркер - це **новий процес Node.js**.
- Усі воркери слухають один і той самий порт (`3000`).
- Запити автоматично розподіляються між ними.

## 3. Як відбувається балансування

Node.js сам реалізує **Round-Robin Load Balancing**:

- Головний процес приймає з'єднання на основному порту.
- Потім **рівномірно розподіляє** їх між воркерами.

Це означає:

> тобі не потрібно налаштовувати Nginx чи зовнішній балансувальник,
> усе робиться "з коробки" на рівні Node.js.

## 4. Події модуля `cluster`

| Подія | Де спрацьовує | Що робить |
|---|---|---|
| `fork` | master | Новий воркер створено |
| `online` | master | Воркер запущено |
| `listening` | master | Воркер слухає порт |
| `exit` | master | Воркер завершив роботу |
| `message` | master ↔ worker | Повідомлення між процесами |

Приклад:

```javascript
cluster.on('online', (worker) => console.log(`Воркер ${worker.process.pid} готовий`));
```

## 5. Обмін даними між master і worker

Ти можеш передавати дані між процесами (як у `child_process`):

**master**

```javascript
worker.send({ msg: 'Привіт від майстра!' });
```

**worker**

```javascript
process.on('message', (data) => {
  console.log('Отримано:', data);
  process.send({ reply: 'Привіт назад!' });
});
```

## 6. Відмінність `cluster` від `worker_threads`

| Критерій | `cluster` | `worker_threads` |
|---|---|---|
| Одиниця виконання | Процес | Потік |
| Пам'ять | Окрема | Спільна (через SharedArrayBuffer) |
| Event Loop | Свій у кожного | Свій у кожного |
| Підходить для | Вебсерверів, API, масштабування | Обчислювальних задач |
| Обмін даними | Через IPC (JSON) | Через SharedArrayBuffer, Atomics |
| Перезапуск воркерів | Автоматично | Ручний контроль |
| Ізоляція помилок | Повна | Часткова |

Іншими словами:

- `cluster` - це **мультипроцесна архітектура** для **навантаження по CPU**.
- `worker_threads` - **багатопотокова модель** для **важких обчислень** усередині одного процесу.

## 7. Приклад реального використання

**Express-сервер із кластеризацією:**

```javascript
const cluster = require('cluster');
const os = require('os');
const express = require('express');

if (cluster.isPrimary) {
  const numCPUs = os.cpus().length;
  for (let i = 0; i < numCPUs; i++) cluster.fork();
} else {
  const app = express();
  app.get('/', (req, res) => res.send(`Handled by worker ${process.pid}`));
  app.listen(3000, () => console.log(`Worker ${process.pid} started`));
}
```

Тепер кожен воркер обробляє частину запитів →
застосунок масштабується автоматично.

## 8. Переваги й недоліки

| Переваги | Недоліки |
|---|---|
| Використовує всі CPU ядра | Кожен воркер - окремий процес (пам'ять ×N) |
| Проста настройка | Складніше налагоджувати |
| Висока стійкість | Немає спільної пам'яті (тільки через IPC) |
| Автоматичне відновлення | Балансування на рівні TCP (можливе обмеження при WebSocket) |

## Підсумок

| Критерій | Опис |
|---|---|
| Призначення | Масштабування Node.js-застосунку по всіх ядрах CPU |
| Реалізація | Кілька процесів Node.js (воркерів) |
| Керується | Головним процесом (master) |
| Розподіл навантаження | Round Robin |
| Обмін даними | IPC (`worker.send`, `process.on('message')`) |
| Ідеально підходить для | Серверів, API, мікросервісів |

**Висновок:**

> Модуль `cluster` дозволяє Node.js використовувати **всі ядра процесора**,
> створюючи кілька незалежних процесів (воркерів),
> які **спільно обробляють запити** на одному порту.
>
> Це - вбудований "з коробки" **механізм масштабування й відмовостійкості** для Node.js-серверів.

Markdown · перетягуйте зображення · ⌘B / ⌘I шорткати792 слів

Для рев’юера

Примітка для модератора (необов’язково)

Бачить лише модератор. Прискорює рев’ю.