面试题：JavaScript复杂场景下Node子进程资源消耗与监控

Question

在一个高并发且对资源敏感的生产环境中，多个Node子进程并行处理不同类型的任务，每个任务的资源需求动态变化。请详细说明你将如何设计一个系统，不仅能有效管理子进程的资源消耗，防止资源耗尽，还能实时监控每个子进程的资源使用情况，并在资源即将耗尽时做出相应的预警和处理措施。要求给出整体架构设计思路以及关键技术点的实现方式。

Answer 1

整体架构设计思路

1. 资源管理器：作为核心组件，负责管理和分配系统资源给各个Node子进程。它需要实时跟踪每个子进程的资源使用情况，并根据资源动态变化进行合理分配。
2. 任务调度器：接收不同类型的任务，并根据资源管理器提供的资源信息，将任务合理分配到各个子进程中执行。
3. 监控模块：实时监控每个子进程的资源使用情况，如CPU使用率、内存占用等，并将监控数据反馈给资源管理器。
4. 预警与处理模块：根据监控数据，当检测到某个子进程的资源即将耗尽时，触发预警机制，并采取相应的处理措施，如暂停任务、调整资源分配等。

关键技术点的实现方式

1. 资源管理
   • 使用Node.js的cluster模块创建和管理子进程。通过cluster.isMaster判断主进程，在主进程中管理子进程的创建与资源分配。
   • 为每个子进程分配初始资源配额，如设定最大内存使用量、CPU核心使用数等。可以通过环境变量或配置文件来灵活调整这些配额。
   • 在子进程中，通过process.memoryUsage()获取内存使用情况，通过os.cpus()获取CPU使用情况，并定期将这些信息发送给主进程的资源管理器。
2. 任务调度
   • 建立任务队列，任务进入队列后，任务调度器根据资源管理器提供的各个子进程资源空闲情况，将任务分配给最合适的子进程。
   • 采用优先级队列等数据结构，根据任务的紧急程度或资源需求特点进行排序，优先处理重要或资源需求匹配的任务。
3. 监控实现
   • 在主进程中使用定时任务（如setInterval）定期收集子进程发送的资源使用数据。
   • 可以结合第三方监控工具，如node - process - monitor，更全面地监控进程资源使用情况，并将数据可视化展示，方便运维人员查看。
4. 预警与处理
   • 设定资源阈值，如内存使用率达到80%、CPU使用率达到90%等作为预警线。当监控数据超过阈值时，触发预警。
   • 预警方式可以采用日志记录、邮件通知、短信通知等。处理措施方面，对于内存即将耗尽的子进程，可以暂停新任务的分配，等待其释放部分内存；对于CPU使用率过高的子进程，可以尝试将部分任务迁移到其他空闲子进程执行。