Node.js應(yīng)用可能因為高并發(fā)、內(nèi)存泄漏、CPU密集型任務(wù)等原因?qū)е滦阅芟陆?，影響用戶體驗甚至系統(tǒng)穩(wěn)定性。通過性能監(jiān)控和分析，我們可以及時發(fā)現(xiàn)潛在問題，并針對性地進(jìn)行優(yōu)化，確保系統(tǒng)正常運(yùn)行且具備良好的性能表現(xiàn)。

一、 Nodejs性能衡量指標(biāo)

Nodejs作為一門服務(wù)端語言，性能方面尤為重要，其衡量指標(biāo)一般有如下：

• CPU
• 內(nèi)存
• I/O
• 網(wǎng)絡(luò)

CPU

主要分成了兩部分：

• CPU負(fù)載：在某個時間段內(nèi)，占用以及等待CPU的進(jìn)程總數(shù)
• CPU使用率：CPU時間占用狀況，等于 1 - 空閑CPU時間(idle time) / CPU總時間

這兩個指標(biāo)都是用來評估系統(tǒng)當(dāng)前CPU的繁忙程度的量化指標(biāo)

Nodejs應(yīng)用一般不會消耗很多的CPU，如果CPU占用率高，則表明應(yīng)用存在很多同步操作，導(dǎo)致異步任務(wù)回調(diào)被阻塞

內(nèi)存指標(biāo)

內(nèi)存是一個非常容易量化的指標(biāo)。 內(nèi)存占用率是評判一個系統(tǒng)的內(nèi)存瓶頸的常見指標(biāo)。 對于Node來說，內(nèi)部內(nèi)存堆棧的使用狀態(tài)也是一個可以量化的指標(biāo)

// /app/lib/memory.js
const os = require('os');
// 獲取當(dāng)前Node內(nèi)存堆棧情況
const { rss, heapUsed, heapTotal } = process.memoryUsage();
// 獲取系統(tǒng)空閑內(nèi)存
const sysFree = os.freemem();
// 獲取系統(tǒng)總內(nèi)存
const sysTotal = os.totalmem();

module.exports = {
  memory: () => {
    return {
      sys: 1 - sysFree / sysTotal,  // 系統(tǒng)內(nèi)存占用率
      heap: heapUsed / headTotal,   // Node堆內(nèi)存占用率
      node: rss / sysTotal,         // Node占用系統(tǒng)內(nèi)存的比例
    }
  }
}

• rss：表示node進(jìn)程占用的內(nèi)存總量。
• heapTotal：表示堆內(nèi)存的總量。
• heapUsed：實際堆內(nèi)存的使用量。
• external ：外部程序的內(nèi)存使用量，包含Node核心的C++程序的內(nèi)存使用量

在Nodejs中，一個進(jìn)程的最大內(nèi)存容量為1.5GB。因此我們需要減少內(nèi)存泄露

磁盤 I/O

硬盤的IO 開銷是非常昂貴的，硬盤 IO 花費(fèi)的 CPU 時鐘周期是內(nèi)存的 164000 倍

內(nèi)存 IO比磁盤IO 快非常多，所以使用內(nèi)存緩存數(shù)據(jù)是有效的優(yōu)化方法。常用的工具如 redis、memcached等

并不是所有數(shù)據(jù)都需要緩存，訪問頻率高，生成代價比較高的才考慮是否緩存，也就是說影響你性能瓶頸的考慮去緩存，并且而且緩存還有緩存雪崩、緩存穿透等問題要解決

二、Nodejs如何監(jiān)控

關(guān)于性能方面的監(jiān)控，一般情況都需要借助工具來實現(xiàn)

這里采用Easy-Monitor 2.0，其是輕量級的 Node.js 項目內(nèi)核性能監(jiān)控 + 分析工具，在默認(rèn)模式下，只需要在項目入口文件 require 一次，無需改動任何業(yè)務(wù)代碼即可開啟內(nèi)核級別的性能監(jiān)控分析

使用方法如下：

在你的項目入口文件中按照如下方式引入，當(dāng)然請傳入你的項目名稱：

const easyMonitor = require('easy-monitor');
easyMonitor('你的項目名稱');

打開你的瀏覽器，訪問 http://localhost:12333 ，即可看到進(jìn)程界面

關(guān)于定制化開發(fā)、通用配置項以及如何動態(tài)更新配置項詳見官方文檔

三、Nodejs如何優(yōu)化

關(guān)于Nodejs的性能優(yōu)化的方式有：

• 使用最新版本Node.js
• 正確使用流 Stream
• 代碼層面優(yōu)化
• 內(nèi)存管理優(yōu)化

使用最新版本Node.js

每個版本的性能提升主要來自于兩個方面：

• V8 的版本更新
• Node.js 內(nèi)部代碼的更新優(yōu)化

正確使用流 Stream

在Nodejs中，很多對象都實現(xiàn)了流，對于一個大文件可以通過流的形式發(fā)送，不需要將其完全讀入內(nèi)存

const http = require('http');
const fs = require('fs');

// bad
http.createServer(function (req, res) {
    fs.readFile(__dirname + '/data.txt', function (err, data) {
        res.end(data);
    });
});

// good
http.createServer(function (req, res) {
    const stream = fs.createReadStream(__dirname + '/data.txt');
    stream.pipe(res);
});

代碼層面優(yōu)化

合并查詢，將多次查詢合并一次，減少數(shù)據(jù)庫的查詢次數(shù)

// bad
for user_id in userIds 
     let account = user_account.findOne(user_id)

// good
const user_account_map = {}   // 注意這個對象將會消耗大量內(nèi)存。
user_account.find(user_id in user_ids).forEach(account){
    user_account_map[account.user_id] =  account
}
for user_id in userIds 
    var account = user_account_map[user_id]

內(nèi)存管理優(yōu)化

在 V8 中，主要將內(nèi)存分為新生代和老生代兩代：

• 新生代：對象的存活時間較短。新生對象或只經(jīng)過一次垃圾回收的對象
• 老生代：對象存活時間較長。經(jīng)歷過一次或多次垃圾回收的對象

若新生代內(nèi)存空間不夠，直接分配到老生代

通過減少內(nèi)存占用，可以提高服務(wù)器的性能。如果有內(nèi)存泄露，也會導(dǎo)致大量的對象存儲到老生代中，服務(wù)器性能會大大降低

如下面情況：

const buffer = fs.readFileSync(__dirname + '/source/index.htm');

app.use(
    mount('/', async (ctx) => {
        ctx.status = 200;
        ctx.type = 'html';
        ctx.body = buffer;
        leak.push(fs.readFileSync(__dirname + '/source/index.htm'));
    })
);

const leak = [];

leak的內(nèi)存非常大，造成內(nèi)存泄露，應(yīng)當(dāng)避免這樣的操作，通過減少內(nèi)存使用，是提高服務(wù)性能的手段之一

而節(jié)省內(nèi)存最好的方式是使用池，其將頻用、可復(fù)用對象存儲起來，減少創(chuàng)建和銷毀操作

例如有個圖片請求接口，每次請求，都需要用到類。若每次都需要重新new這些類，并不是很合適，在大量請求時，頻繁創(chuàng)建和銷毀這些類，造成內(nèi)存抖動

使用對象池的機(jī)制，對這種頻繁需要創(chuàng)建和銷毀的對象保存在一個對象池中。每次用到該對象時，就取對象池空閑的對象，并對它進(jìn)行初始化操作，從而提高框架的性能

到此這篇關(guān)于Nodejs如何進(jìn)行性能監(jiān)控和分析優(yōu)化的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Nodejs性能優(yōu)化內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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