Как масштабировать приложение Node.js на несколько ЦПУ?

Question

Accepted Answer

Один процесс Node.js использует только **одно ядро ЦПУ** (его код JS работает в одном потоке). Чтобы использовать все ядра на машине, вы запускаете **несколько процессов Node.js** — через модуль `cluster`, менеджер процессов вроде PM2 или оркестрацию контейнеров — и балансируете нагрузку запросов между ними.

## Проблема

```text
A server with 8 CPU cores running ONE Node process → uses ~1 core, wastes 7.
Need multiple processes to utilize all cores and handle more concurrent load.
```

## Модуль cluster — порождение рабочих процессов

```js
import cluster from "cluster";
import { cpus } from "os";
import http from "http";

if (cluster.isPrimary) {
  const numCPUs = cpus().length;
  for (let i = 0; i < numCPUs; i++) {
    cluster.fork(); // spawn one worker process per CPU core
  }
  cluster.on("exit", (worker) => {
    console.log(`worker ${worker.process.pid} died — restarting`);
    cluster.fork(); // restart a crashed worker (resilience)
  });
} else {
  // each worker runs the actual server; the OS load-balances connections across them
  http.createServer((req, res) => res.end("handled by " + process.pid)).listen(3000);
}
```

Основной процесс порождает одного рабочего на ядро; все рабочие процессы совместно используют один порт, входящие соединения распределяются между ними — это увеличивает пропускную способность. Упавшие рабочие процессы можно автоматически перезапускать для надежности.

## На практике: используйте PM2 (cluster mode)

```bash
pm2 start app.js -i max   # run one instance per CPU core, with auto-restart & monitoring
```

Производственные приложения обычно используют **PM2** (или аналог) вместо ручного написания кода cluster — он обрабатывает порождение, балансировку нагрузки, перезагрузку без простоя, мониторинг и перезапуски.

## Или масштабируйте с помощью контейнеров/оркестрации

```text
Run ONE Node process per container, and run MANY containers (Kubernetes, ECS),
with a load balancer in front. This is the modern cloud approach — simpler
per-process model, scaling handled by the orchestrator across machines.
```

## Критическое предупреждение: отсутствие состояния

```text
Multiple processes don't share memory. So:
⚠️ Don't store sessions/state in process memory → use Redis/a shared store
⚠️ In-memory caches aren't shared across workers → use Redis for shared cache
⚠️ WebSocket connections live on one worker → use a Redis adapter to coordinate
```

Для работы многопроцессного масштабирования ваше приложение должно быть **без состояния** — любое общее состояние (сессии, кэш, координация в реальном времени) должно находиться во внешнем хранилище, таком как Redis, а не в памяти процесса.

## Почему это важно

Использование всех ядер ЦПУ необходимо для получения полной производительности сервера Node — один процесс оставляет большую часть многоядерной машины неиспользуемой.

Знание вариантов (модуль cluster, режим cluster PM2 или один процесс на контейнер с оркестрацией) и, что критически важно, **требование отсутствия состояния** (сессии/кэш/реальное время с поддержкой Redis, поскольку процессы не совместно используют память) является основополагающим для масштабирования Node в production.

Это горизонтальное масштабирование в сочетании с отсутствием состояния — вот как приложения Node обрабатывают высокий трафик надежно.