面试题：JavaScript 如何实现 Node 非 HTTP 网络服务器的负载均衡

Question

假设你正在开发一个基于 Node 的非 HTTP 网络服务器（如 TCP 或 UDP 服务器），为了应对高并发请求并保障稳定性，需要实现负载均衡。请阐述使用 JavaScript 在这种场景下实现负载均衡的思路和可能用到的技术，并给出一个简单的示例代码框架。

Answer 1

实现思路

1. 连接分发：在高并发场景下，需要将客户端的连接请求均匀地分配到多个服务器实例（工作进程）上。
2. 健康检查：定期检测各个工作进程的健康状态，确保请求不会被发送到已经出现故障的进程。
3. 动态调整：根据工作进程的负载情况（如 CPU 使用率、内存占用等），动态调整分配策略，优先将请求分配到负载较轻的进程。

可能用到的技术

1. Cluster 模块：Node.js 内置的 cluster 模块可以轻松创建多个工作进程，利用多核 CPU 的优势，实现负载均衡。它会自动处理工作进程的创建、管理以及连接的分发。
2. Round - Robin 算法：一种简单的负载均衡算法，按照顺序依次将请求分配到各个工作进程，实现请求的均匀分配。
3. Health Check：通过定期向工作进程发送心跳包，检查其响应情况，判断工作进程是否健康。可以使用 http 模块（如果工作进程提供了健康检查的 HTTP 接口）或者自定义的通信协议。

示例代码框架（基于 TCP 服务器和 Cluster 模块）

const cluster = require('cluster');
const net = require('net');
const os = require('os');

if (cluster.isMaster) {
    // 计算 CPU 核心数
    const cpuCount = os.cpus().length;
    // 创建工作进程
    for (let i = 0; i < cpuCount; i++) {
        cluster.fork();
    }

    // 监听工作进程退出事件
    cluster.on('exit', (worker, code, signal) => {
        console.log(`worker ${worker.process.pid} died (code: ${code}, signal: ${signal}), restarting...`);
        cluster.fork();
    });

    // 创建 TCP 服务器，监听端口
    const server = net.createServer();
    server.listen(3000, () => {
        console.log('Master TCP server listening on port 3000');
    });

    // 将连接分发到工作进程
    server.on('connection', (socket) => {
        const worker = cluster.workers[Object.keys(cluster.workers)[Math.floor(Math.random() * Object.keys(cluster.workers).length)]];
        if (worker) {
            worker.send({ type: 'connection', socket: socket });
        }
    });
} else {
    // 工作进程接收来自主进程的连接
    process.on('message', (msg) => {
        if (msg.type === 'connection') {
            const socket = msg.socket;
            // 处理客户端连接
            socket.on('data', (data) => {
                socket.write('You sent: ' + data.toString());
            });
            socket.on('end', () => {
                socket.end();
            });
        }
    });
}

上述代码展示了如何使用 cluster 模块创建一个简单的 TCP 负载均衡服务器。主进程负责监听端口并将客户端连接随机分配到各个工作进程，工作进程负责处理具体的客户端请求。