使用 Docker 扩展 Node.js Web 应用程序

本文探讨了如何使用 Docker 将 Node.js Web 应用程序扩展到多个 CPU 核心甚至多台机器上。

介绍

借助云计算和无服务器技术，部署和扩展 Node.js Web 应用程序（例如 Next.js 应用程序）比以往任何时候都更加容易！

但如果您仍然希望掌控自己的服务器架构呢？或者您只想为服务器资源付费，而不是为流量或执行时间付费呢？

在这种情况下，将您的 Web 应用程序部署在 VPS（虚拟专用服务器）上是完美的选择！

Node.js 和单线程的问题

Node.js 本质上是单线程的。这意味着它通常只能利用一个 CPU 核心/线程，并且只能通过在该单个线程上切换任务（即所谓的“事件循环”）来实现“并发”。

但如果你的服务器有多个CPU核心呢？如何利用这些核心来处理更多的传入流量？

利用 Node.js 的多个 CPU 核心

尽管Node.js是单线程的，但它仍然允许你利用多个CPU核心。

Node.js 引入了“集群模式”来实现一定程度的“多线程”。然而，由于 Node.js 仍然是单线程运行时，集群模式所做的只是运行应用程序的多个实例，每个实例都有自己的解释器/运行时。

还有一些非常流行的第三方库，例如“ pm2 ”，也实现了这个概念。pm2 还内置了负载均衡功能，所以绝对值得一试！

使用 Docker Compose 构建多个 Node.js 实例

如果您已经在设置中使用 Docker 和 Docker Compose，那么完全跳过实现集群模式或 pm2 就是一个很好的替代方案。

你可以使用 Docker Compose 创建 Node.js 应用（在我的例子中是 Next.js 应用）的多个副本。

这docker-compose.yml

Docker Compose 让创建运行同一服务的多个容器（“副本”）变得异常简单。它们都可以利用不同的 CPU 核心，而无需任何工具或在应用程序中编写额外的代码。

只需要稍微修改一下docker-compose.yml：

version: '3.7'

services:
  your-web-app:
    image: registry/.../your-website-image:latest
    ...
    deploy:
      replicas: 3
    ...

只需将密钥添加deploy到要复制的服务中，并指定所需的副本数量（就像上面的示例一样）。

负载均衡

现在你需要考虑的最后一件事是负载均衡。启动 Docker Compose 堆栈后，会有三个容器运行同一个应用程序。你的反向代理或负载均衡器需要将请求均匀地发送到其中一个副本。

有关示例设置，请参见下面的示例。

一个真实案例：这个网站

让我们以我的网站fabiancdng.com为例来看一下：

主机要求

我的网站是一个基于 Next.js 的应用程序，部分页面使用了服务器端渲染 (SSR)。因此，它需要 Node.js 运行时环境，不能直接部署为静态资源。

我将网站部署在 Docker 容器中（使用 Docker Compose），该容器位于一台配备 6 个虚拟 CPU 核心的廉价 VPS 上。

已配置 Docker Compose 以运行三个 Next.js 应用程序副本（全部在各自的容器中）。

为了将传入流量均匀地路由和分配到各个副本上，我需要一个反向代理，它还可以充当负载均衡器。

反向代理和负载均衡器

我使用Traefik作为反向代理，它接收所有传入流量http(s)://*.fabiancdng.com/*并将其路由到内部 Docker 网络中相应的 Docker 容器。

NGINX是另一个用于此目的的常用解决方案。NGINX和Traefik都支持负载均衡。

就我而言，Traefik 开箱即用，支持同一服务的不同副本之间的负载均衡，因此无需额外配置。

一旦在各个副本之间实现了负载均衡，流量就会被分配到不同的 CPU 核心上，从而使您的服务能够处理更多的传入请求。🥳 🎉

展望未来：跨机器横向扩展

如果使用Kubernetes或Docker Swarm等容器编排工具运行此配置，甚至可以实现应用程序的水平扩展。您不仅可以将负载分配到单个服务器上的多个副本，还可以让大量副本运行在大量不同的服务器上。

Docker Swarm 内置了节点间的负载均衡功能。所以如果你打算这样做，不妨了解一下。

但是，如果您的应用程序流量已经达到值得分配到多台机器上的程度，那么您不妨考虑迁移到云端和托管基础设施。

结论

很难说这是否是比直接迁移到Vercel或AWS Amplify等托管服务（例如，在部署 Next.js 应用程序时）或托管容器编排服务更好的替代方案……

尽管这些服务对于高流量网站来说可能相当昂贵，但它们通常会提供慷慨的免费套餐和按需付费模式。此外，借助边缘路由和内容分发网络 (CDN) ，它们能够保证全球范围内的可用性。

然而，即使只使用一台价格低廉的VPS，你也能实现极大的扩展，并且可以避免因流量或执行时间而产生的意外费用。此外，你还可以在一台机器上部署多种不同的服务（或许你还需要一个数据库或一个免费的开源分析工具？），并且可以深入了解服务器管理、Docker以及Web应用程序及其架构背后的复杂性。

我的建议：如果您计划构建一个全栈式副业项目或小型 SaaS，并且需要部署前端、后端、数据库、缓存层等，并且您可以接受额外的配置工作，那么请使用 VPS。

如果你需要扩展规模，而且你刚开始接触网络和后端工程……那就别费劲去用 Kubernetes 之类的工具了。为了维持服务运行，不断增加的复杂性和维护工作量可能根本不值得你投入时间。你应该专注于构建应用本身，而不是围绕应用的架构，直接使用云服务即可。

干杯。

📣 本文最初于 2023 年 5 月 6 日发布在我的网站上。