مقیاس گذاری برنامه های Node.js برای عملکرد بالا

Summarize this content to 400 words in Persian Lang
با افزایش محبوبیت برنامه Node.js، تقاضا برای سرور شما افزایش می یابد. برای حفظ عملکرد تحت بارهای بالاتر، مقیاس‌بندی برنامه Node.js ضروری است. مقیاس‌بندی به شما کمک می‌کند ترافیک بیشتری را مدیریت کنید، داده‌های بیشتری را مدیریت کنید، و اطمینان حاصل کنید که برنامه‌تان حتی زمانی که تحت بار سنگین است، به خوبی اجرا می‌شود.

در این مقاله به بررسی موارد زیر خواهیم پرداخت:

Scaling چیست؟
مقیاس افقی در مقابل عمودی
تکنیک‌هایی برای مقیاس‌بندی برنامه‌های Node.js
تعادل بار با NGINX
خوشه بندی در Node.js
استفاده از PM2 برای مدیریت فرآیند
نظارت و بهینه سازی عملکرد
مورد استفاده در دنیای واقعی مقیاس بندی

Scaling چیست؟

مقیاس‌بندی فرآیند افزایش ظرفیت برنامه شما برای رسیدگی به درخواست‌ها، کاربران و داده‌های بیشتر بدون کاهش قابل توجه عملکرد است. هدف این است که اطمینان حاصل شود که برنامه، حتی با افزایش تقاضا، سریع و پاسخگو باقی می ماند.

مقیاس افقی در مقابل عمودی

وقتی صحبت از مقیاس بندی می شود، دو رویکرد وجود دارد:

مقیاس بندی عمودی: اضافه کردن قدرت بیشتر (CPU، RAM، و غیره) به سرور موجود شما. این ساده‌ترین روش است، اما محدودیت‌هایی دارد زیرا محدودیتی برای قدرتمند بودن یک سرور وجود دارد.

مقیاس بندی افقی: افزودن سرورهای بیشتر برای مدیریت بار. در این رویکرد، درخواست‌ها بین چندین سرور توزیع می‌شوند و آن را برای برنامه‌های کاربردی در مقیاس بزرگ انعطاف‌پذیرتر و مقیاس‌پذیرتر می‌کنند.

تکنیک‌هایی برای مقیاس‌بندی برنامه‌های Node.js

Node.js چندین راه برای مقیاس‌بندی برنامه‌ها ارائه می‌دهد، از جمله:

خوشه بندی: اجرای چندین نمونه از برنامه شما در یک دستگاه.

تعادل بار: توزیع ترافیک در چندین سرور.

معماری میکروسرویس ها: برای کاهش تنگناها، برنامه خود را به سرویس های کوچکتر تقسیم کنید.

استفاده از صف های پیام: با استفاده از صف هایی مانند RabbitMQ یا Redis، وظایف خاصی را در فرآیندهای پس زمینه بارگذاری می کنید.

تعادل بار با NGINX

یکی از رایج‌ترین راه‌ها برای مقیاس‌سازی برنامه‌ها، توزیع ترافیک در چندین سرور با استفاده از متعادل‌کننده بار است. NGINX یک نرم افزار منبع باز محبوب است که برای این منظور استفاده می شود.

مثال: تعادل بار با NGINX

در اینجا نحوه پیکربندی NGINX برای بارگذاری تعادل بین چندین نمونه Node.js آمده است:

نصب NGINX:
sudo apt-get install nginx

NGINX را برای متعادل کردن بار پیکربندی کنید:

فایل پیکربندی NGINX را ویرایش کنید (معمولاً در /etc/nginx/nginx.conf).

http {
upstream my_app {
server 127.0.0.1:3000;
server 127.0.0.1:3001;
server 127.0.0.1:3002;
}

server {
listen 80;

location / {
proxy_pass http://my_app;
proxy_set_header Host $host;
proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;
}
}
}

راه اندازی مجدد NGINX:
sudo systemctl restart nginx

در این پیکربندی، NGINX ترافیک ورودی را به سه سرور مختلف Node.js که بر روی پورت ها اجرا می شوند، توزیع می کند. 3000، 3001، و 3002.

خوشه بندی در Node.js

Node.js در یک محیط تک رشته ای کار می کند، به این معنی که به طور پیش فرض فقط می تواند از یک هسته CPU استفاده کند. با این حال، با استفاده از cluster ماژول، می‌توانید با ایجاد خوشه‌ای از فرآیندهای Node.js از چندین هسته CPU بهره ببرید.

مثال: خوشه بندی در Node.js

const cluster = require(‘cluster’);
const http = require(‘http’);
const os = require(‘os’);

if (cluster.isMaster) {
// Fork workers for each CPU core
const numCPUs = os.cpus().length;
console.log(`Master process is running with PID: ${process.pid}`);

for (let i = 0; i < numCPUs; i++) {
cluster.fork();
}

cluster.on(‘exit’, (worker) => {
console.log(`Worker ${worker.process.pid} exited`);
cluster.fork(); // Restart the worker
});
} else {
// Workers share the same TCP connection
http.createServer((req, res) => {
res.writeHead(200);
res.end(`Handled by worker: ${process.pid}`);
}).listen(8000);

console.log(`Worker ${process.pid} started`);
}

وارد حالت تمام صفحه شوید

از حالت تمام صفحه خارج شوید

در این مثال:

پردازش اصلی یک کارگر برای هر هسته CPU ایجاد می کند.
هر کارگر می تواند درخواست های دریافتی را به طور مستقل مدیریت کند و بار را در چندین فرآیند توزیع کند.

استفاده از PM2 برای مدیریت فرآیند

PM2 یک مدیر فرآیند محبوب برای برنامه های Node.js است. ویژگی هایی مانند نظارت بر فرآیند، راه اندازی مجدد خودکار و تعادل بار خارج از جعبه را ارائه می دهد.

مراحل استفاده از PM2:

نصب PM2 به صورت سراسری:
npm install pm2 -g

برنامه Node.js خود را با PM2 شروع کنید:
pm2 start app.js -i max # ‘-i max’ starts as many instances as there are CPU cores

برنامه خود را با PM2 نظارت کنید:
pm2 list
pm2 logs

PM2 به طور خودکار برنامه شما را در چندین هسته CPU مقیاس می دهد و مدیریت آسانی را از طریق دستوراتی مانند انجام می دهد pm2 restart، pm2 stop، و pm2 delete.

نظارت و بهینه سازی عملکرد

برای اطمینان از اجرای بهینه برنامه شما، باید عملکرد آن را در زمان واقعی نظارت کنید. ابزارهایی مانند یادگار جدید، داگ داده، یا AWS CloudWatch اطلاعاتی در مورد استفاده از منابع برنامه خود، از جمله CPU، حافظه و زمان پاسخ ارائه دهید.

علاوه بر نظارت، بهینه سازی برنامه خود را با موارد زیر در نظر بگیرید:

به حداقل رساندن کد همزمان/مسدود کننده
استفاده از پرس و جوهای کارآمد پایگاه داده
ذخیره سازی داده های پرکاربرد.
فشرده سازی دارایی های ساکن

مورد استفاده در دنیای واقعی مقیاس گذاری

تصور کنید در حال ساخت یک وب سایت تجارت الکترونیک هستید. در فصل تعطیلات، ترافیک به طور قابل توجهی افزایش می یابد. بدون مقیاس‌بندی، وب‌سایت ممکن است کاهش یابد یا در زیر بار خراب شود و منجر به از دست دادن فروش شود.

در اینجا نحوه مدیریت این موضوع آمده است:

مرحله 1: از NGINX برای بارگیری ترافیک تعادل بین چندین سرور استفاده کنید.

مرحله 2: از Clustering در Node.js برای استفاده از تمام هسته های CPU موجود در هر سرور استفاده کنید.

مرحله 3: عملکرد را با PM2 نظارت کنید و مقیاس خودکار را با AWS یا ارائه‌دهنده ابر دیگر تنظیم کنید تا با افزایش ترافیک، سرورهای بیشتری را به‌طور خودکار اضافه کنید.

با اجرای این مراحل، اطمینان حاصل می کنید که سایت تجارت الکترونیک شما می تواند جهش ناگهانی ترافیک را بدون به خطر انداختن عملکرد مدیریت کند.

نتیجه گیری

با رشد پایگاه کاربر شما، مقیاس گذاری برنامه های Node.js ضروری است. با تکنیک هایی مانند خوشه بندی، متعادل سازی بار، و استفاده از مدیران فرآیند مانند PM2، می توانید اطمینان حاصل کنید که برنامه شما ترافیک بالایی را به طور موثر مدیریت می کند. علاوه بر این، نظارت بر عملکرد و استفاده از سرویس‌های ابری برای مقیاس‌بندی خودکار می‌تواند انعطاف‌پذیری و پاسخ‌گویی برنامه شما را بیشتر افزایش دهد.

در این مقاله، نحوه مقیاس‌بندی برنامه Node.js خود را با استفاده از خوشه‌بندی، تعادل بار با NGINX و مدیریت فرآیندها با PM2 توضیح داده‌ایم. با پیروی از این روش‌ها، می‌توانید برنامه‌های Node.js مقیاس‌پذیر و با کارایی بالا بسازید که برای خواسته‌های دنیای واقعی آماده هستند.

منتظر مقاله بعدی در مجموعه ما باشید، جایی که ما به ارائه محتوای ثابت و استفاده از NGINX برای افزایش عملکرد و امنیت خواهیم پرداخت!

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

if (cluster.isMaster) {
    // Fork workers for each CPU core
    const numCPUs = os.cpus().length;
    console.log(`Master process is running with PID: ${process.pid}`);

    for (let i = 0; i < numCPUs; i++) {
        cluster.fork();
    }

    cluster.on('exit', (worker) => {
        console.log(`Worker ${worker.process.pid} exited`);
        cluster.fork(); // Restart the worker
    });
} else {
    // Workers share the same TCP connection
    http.createServer((req, res) => {
        res.writeHead(200);
        res.end(`Handled by worker: ${process.pid}`);
    }).listen(8000);

    console.log(`Worker ${process.pid} started`);
}