Node.js中怎么构建一个分布式集群

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UCloud内部大规模使用了Node.js 技术，利用Node.js研发了一套RPC框架，主要涉及API、Web Console、服务中间层、运营报表、内部运营工具和内部系统等，解决以下四个问题：

1. 服务调动发现程序间解耦；

2. 自动快速扩容服务能力；

3. 脚本语⾔言提高研发效率；

4. 配置集中管理变更应用自动加载。

架构演进

在RPC框架V1版本的架构中，如下图。从图中可以看出，是一个金字塔架构，也就意味所有通信服务需要首先和名字服务进行通信，获取到对端节点状态和IP端口信息，然后再进行通信，这样导致系统的高耦合，增加了系统的复杂性，这并不是一件好事。

图1

为此，我们改进了RPC框架架构，如图2。在V2版本中，可以看到改进的架构已是一个网状架构，实现了将所有消息出入口统一到RabbitMQ Server ，以便所有的通信可以在不知道对端节点状态时，就可以调用对端服务，从而实现了服务端调用关系解耦。

图2

实现方案

那么到底是如何实现服务端调用解耦的呢？在实现方案中，我们采用了（Node.js + Protocol Buffers + Zookeeper + RabbitMQ）的组合，从而实现配置集中化管理：

1. Node.js，主要用于开发业务逻辑。

作为天生的异步脚本语言，Node.js 使用事件驱动、 非阻塞I/O模型大大提升了研发效率，非常适合在分布式设备上运行的数据密集型的实时应用。

我们通过 fibers库采用协程的方式来解决Node.js 异步编程匿名回调问题，将异步回调逻辑转化为同步，同时也满足了程序员使用同步方法编写异步程序的情怀。

可参考官方介绍：https://nodejs.org/
https://github.com/laverdet/node-fibers

2. Protocol Buffers，用于强约束消息定义。

Protocol  Buffers一种数据交换的格式，它独立于语言，独立于平台。由于它是一种二进制的格式，相比XML和JSON，传输效率会更高，可以将它用于分布式应 用之间的数据通信或者异构环境下的数据交换。我们主要将Protocol Buffers用来模版化定义消息结构。
可参考：https://github.com/google/protobuf

3. Zookeeper，实现配置集中管理。

Zookeeper分布式服务框架是Apache Hadoop 的一个子项目，简单的说，Zookeeper=文件系统+通知机制。它主要是用来解决分布式应用中经常遇到的一些数据管理问题，如：统一命名服务、状态同步服务、集群管理、分布式应用配置项的管理等。

我们使用ZooKeeper看重的是它不仅支持集群高可用，还支持持久化节点、临时节点存储和节点变更监控的特点，主要使用了它提供的命名服务、配置管理和集群管理服务。其中，临时节点特性用以实现名字服务注册，节点变更监控实现配置集中管理。
参考：https://zookeeper.apache.org

4. RabbitMQ，实现异构通讯服务间的解耦。

Rabbitmq是一种应用程序对应用程序的通信方法，选择RabbitMQ的原因在于它可以支持集群高可用、简单易用、性能出色和完善的管理工具（如：Web ui / Rest API ）的特点。

使用Rabbitmq中间件服务端实现解耦，其中主要是利用（ Work Queue + Topics Exchange ）来实现后端的无缝扩容，并采用Publish/ Subscribe + RPC 实现调用解耦，并利用MQ 统一输入输出。
参考：https://www.rabbitmq.com

走过的一些坑

***，总结经验避免犯同样的错，是非常重要的，还有一些技术遗留问题，需要我们自行避开这些坑。以下是我们在构建RPC框架过程中遇到的一些坑：

♦ 异步编程效率问题(Fibers)& Node.js 内存泄漏问题

在复杂在构建复杂应用的时候，很多地方都可能发生内存泄露，也需要考虑异步编程效率问题。为解决这两个问题，我们目前主要采取以下四个手段来解决：

a) 框架封装所有网络通信，业务方只关注业务逻辑、提高研发效率；

b) 通过Fibers 封装所有异步匿名函数调用转换为同步方法；

c) 谨慎选择第三方库。

♦ 异步框架中日志跟踪

异步程序记录日志乱序不利于跟踪业务逻辑调用路径。为解决这个问题，我们通过包装 Fibers 对每一个 Fiber 实例进行编号，在所有日志输出中打印 Fiber id 记录异步调用路径，并配合跨模块会话编号实现请求调用跟踪，以此解决日志纪录的无序问题。

♦ RabbitMQ HA 高可用问题

如果需要实现RabbitMQ HA 高可用特性，有两种途径可以实现：Server 端 HA 和 Client HA。Server  端的高可用性可使用 LVS 或 HAProxy来实现，Client  端的高可用性也是一种选择，这样可以减少架构复杂度和层次依赖。值得注意的是，实现高可用特性时，要记得开启Queue 高可用配置。

(https://www.rabbitmq.com/ha.html)

♦ RabbitMQ HA 网络闪断导致节点分区问题

网络不稳定导致RabbitMQ HA 网络闪断，进而导致节点分区问题。针对这个问题，需要添加对 /api/nodes 进行监控，并及时处理分区问题。

具体的解决方法可参考： https://www.rabbitmq.com/partitions.html。

♦ ZooKeeper Session Expired

针对ZooKeeper 会话过期问题，需要大家特别关注处理Zookeeper 集群断开后的重连处理，因为如果重连逻辑没有处理好的话，所有依赖ZooKeeper的特性都将不可用。

上述就是小编为大家分享的Node.js中怎么构建一个分布式集群了，如果刚好有类似的疑惑，不妨参照上述分析进行理解。如果想知道更多相关知识，欢迎关注创新互联行业资讯频道。

文章标题：Node.js中怎么构建一个分布式集群
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