Node.Js中怎样实现端口重用功能

来源：爱问旅游网

了解http.js模块：

我们都只有要创建一个http服务，必须引用http模块,http模块最终会调用net.js实现网络服务

// lib/net.js
'use strict';
 ...
Server.prototype.listen = function(...args) {
 ...
 if (options instanceof TCP) {
 this._handle = options;
 this[async_id_symbol] = this._handle.getAsyncId();
 listenInCluster(this, null, -1, -1, backlogFromArgs); // 注意这个方法调用了cluster模式下的处理办法
 return this;
 }
 ...
};
function listenInCluster(server, address, port, addressType,backlog, fd, exclusive) {
// 如果是master 进程或者没有开启cluster模式直接启动listen
if (cluster.isMaster || exclusive) {
 //_listen2,细心的人一定会发现为什么是listen2而不直接使用listen
 // _listen2 包裹了listen方法，如果是Worker进程，会调用被hack后的listen方法，从而避免出错端口被占用的错误
 server._listen2(address, port, addressType, backlog, fd);
 return;
 }
 const serverQuery = {
 address: address,
 port: port,
 addressType: addressType,
 fd: fd,
 flags: 0
 };
// 是fork 出来的进程，获取master上的handel,并且监听，
// 现在是不是很好奇_getServer方法做了什么
 cluster._getServer(server, serverQuery, listenOnMasterHandle);
}
 ...

答案很快就可以通过cluster._getServer 这个函数找到

代理了server._listen2 这个方法在work进程的执行操作
向master发送queryServer消息，向master注册一个内部TCP服务器

// lib/internal/cluster/child.js
cluster._getServer = function(obj, options, cb) {
 // ...
 const message = util._extend({
 act: 'queryServer', // 关键点：构建一个queryServer的消息
 index: indexes[indexesKey],
 data: null
 }, options);
 message.address = address;
// 发送queryServer消息给master进程，master 在收到这个消息后，会创建一个开始一个server，并且listen
 send(message, (reply, handle) => {
 rr(reply, indexesKey, cb); // Round-robin.
 });
 obj.once('listening', () => {
 cluster.worker.state = 'listening';
 const address = obj.address();
 message.act = 'listening';
 message.port = address && address.port || options.port;
 send(message);
 });
};
 //...
 // Round-robin. Master distributes handles across workers.
function rr(message, indexesKey, cb) {
 if (message.errno) return cb(message.errno, null);
 var key = message.key;
 // 这里hack 了listen方法
 // 子进程调用的listen方法，就是这个，直接返回0，所以不会报端口被占用的错误
 function listen(backlog) {
 return 0;
 }
 // ...
 const handle = { close, listen, ref: noop, unref: noop };
 handles[key] = handle;
 // 这个cb 函数是net.js 中的listenOnMasterHandle 方法
 cb(0, handle);
}
// lib/net.js
/*
function listenOnMasterHandle(err, handle) {
 err = checkBindError(err, port, handle);
 server._handle = handle;
 // _listen2 函数中,调用的handle.listen方法，也就是上面被hack的listen
 server._listen2(address, port, addressType, backlog, fd);
 }
*/

master进程收到queryServer消息后进行启动服务

如果地址没被监听过，通过RoundRobinHandle监听开启服务
如果地址已经被监听，直接绑定handel到已经监听到服务上，去消费请求

// lib/internal/cluster/master.js
function queryServer(worker, message) {
 const args = [
 message.address,
 message.port,
 message.addressType,
 message.fd,
 message.index
 ];
 const key = args.join(':');
 var handle = handles[key];
 // 如果地址没被监听过，通过RoundRobinHandle监听开启服务
 if (handle === undefined) {
 var constructor = RoundRobinHandle;
 if (schedulingPolicy !== SCHED_RR ||
 message.addressType === 'udp4' ||
 message.addressType === 'udp6') {
 constructor = SharedHandle;
 }
 handles[key] = handle = new constructor(key,
 address,
 message.port,
 message.addressType,
 message.fd,
 message.flags);
 }
 // 如果地址已经被监听，直接绑定handel到已经监听到服务上，去消费请求
 // Set custom server data
 handle.add(worker, (errno, reply, handle) => {
 reply = util._extend({
 errno: errno,
 key: key,
 ack: message.seq,
 data: handles[key].data
 }, reply);
 if (errno)
 delete handles[key]; // Gives other workers a chance to retry.
 send(worker, reply, handle);
 });
}

看到这一步，已经很明显，我们知道了多进行端口共享的实现原理

其实端口仅由master进程中的内部TCP服务器监听了一次
因为net.js 模块中会判断当前的进程是master还是Worker进程
如果是Worker进程调用cluster._getServer 去hack原生的listen 方法
所以在child调用的listen方法，是一个return 0 的空方法，所以不会报端口占用错误

那现在问题来了，既然Worker进程是如何获取到master进程监听服务接收到的connect呢？

监听master进程启动的TCP服务器的connection事件
通过轮询挑选出一个worker
向其发送newconn内部消息，消息体中包含了客户端句柄
有了句柄，谁都知道要怎么处理了哈哈

// lib/internal/cluster/round_robin_handle.js
function RoundRobinHandle(key, address, port, addressType, fd) {
 this.server = net.createServer(assert.fail);
 if (fd >= 0)
 this.server.listen({ fd });
 else if (port >= 0)
 this.server.listen(port, address);
 else
 this.server.listen(address); // UNIX socket path.
 this.server.once('listening', () => {
 this.handle = this.server._handle;
 // 监听onconnection方法
 this.handle.onconnection = (err, handle) => this.distribute(err, handle);
 this.server._handle = null;
 this.server = null;
 });
}
RoundRobinHandle.prototype.add = function (worker, send) {
 // ...
};
RoundRobinHandle.prototype.remove = function (worker) {
 // ...
};
RoundRobinHandle.prototype.distribute = function (err, handle) {
 // 负载均衡地挑选出一个worker
 this.handles.push(handle);
 const worker = this.free.shift();
 if (worker) this.handoff(worker);
};
RoundRobinHandle.prototype.handoff = function (worker) {
 const handle = this.handles.shift();
 const message = { act: 'newconn', key: this.key };
 // 向work进程其发送newconn内部消息和客户端的句柄handle
 sendHelper(worker.process, message, handle, (reply) => {
 // ...
 this.handoff(worker);
 });
};

下面让我们看看Worker进程接收到newconn消息后进行了哪些操作

// lib/child.js
function onmessage(message, handle) {
 if (message.act === 'newconn')
 onconnection(message, handle);
 else if (message.act === 'disconnect')
 _disconnect.call(worker, true);
 }
// Round-robin connection.
// 接收连接，并且处理
function onconnection(message, handle) {
 const key = message.key;
 const server = handles[key];
 const accepted = server !== undefined;
 send({ ack: message.seq, accepted });
 if (accepted) server.onconnection(0, handle);
}

总结

net模块会对进程进行判断，是worker 还是master, 是worker的话进行hack net.Server实例的listen方法
worker 调用的listen 方法是hack掉的，直接return 0,不过会向master注册一个connection接手的事件
master 收到客户端connection事件后，会轮询向worker发送connection上来的客户端句柄
worker收到master发送过来客户端的句柄，这时候就可以处理客户端请求了

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