在 Node.js 中，cluster 模块是如何利用多核 CPU 来扩展应用的？

Node.js通过cluster模块实现多核利用，主进程根据CPU核心数创建多个工作进程，各worker独立监听同一端口并处理请求，操作系统分发连接实现负载均衡，提升并发能力与稳定性。

Node.js 是单线程的，这意味着一个 Node 进程只能使用一个 CPU 核心。为了充分利用现代多核 CPU 的性能，Node.js 提供了 cluster 模块，它允许你创建多个工作进程（worker processes），每个进程运行相同的代码并监听同一个端口，从而实现负载均衡和更高的并发处理能力。

主进程与工作进程的协作机制

Cluster 模块通过一个主进程（master）来管理多个工作进程（workers）。主进程不处理具体请求，而是负责创建、监控和重启工作进程。每个工作进程都是一个独立的 Node.js 实例，拥有自己的事件循环和内存空间。

当主进程调用 cluster.fork() 时，就会生成一个新的工作进程。这些工作进程可以共享同一个网络端口。例如，多个 worker 可以同时监听 port 3000，操作系统层面会自动将进入的连接分发给不同的进程，实现负载均衡。

如何实现 CPU 多核利用

核心思路是：创建与 CPU 核心数相等的工作进程，让每个核心运行一个进程，最大化资源利用率。

• 通过 require('os').cpus().length 获取 CPU 核心数量
• 主进程根据核心数启动对应数量的 worker
• 每个 worker 独立处理请求，互不阻塞
• 即使某个 worker 崩溃，主进程可重新 fork 新的实例，提高稳定性

实际使用示例

以下是一个简单的 cluster 使用示例：

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在这个例子中，每个 worker 都在处理 HTTP 请求，系统自动将请求分配给空闲的 worker，从而提升吞吐量。

内部负载均衡策略

Cluster 模块默认使用轮询（round-robin）方式分发连接（除 Windows 外），也可以设置为基于操作系统的调度策略。这种机制确保请求不会全部堆积在一个进程上，有效分散压力。

值得注意的是，虽然多个 worker 共享端口，但底层是由主进程协调文件描述符的共享，避免端口冲突。

基本上就这些。Cluster 模块让 Node.js 应用轻松突破单核限制，通过多进程模式横向扩展服务能力，是构建高并发应用的重要工具之一。

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