面试官：Node性能如何进行监控以及优化？?#173
Description
一、 是什么
Node作为一门服务端语言，性能方面尤为重要，其衡量指标一般有如下：
- CPU
- 内存
- I/O
- 网络
CPU
主要分成了两部分：
- CPU负载：在某个时间段内，占用以及等待CPU的进程总数
- CPU使用率：CPU时间占用状况，等于 1 - 空闲CPU时间(idle time) / CPU总时间
这两个指标都是用来评估系统当前CPU的繁忙程度的量化指标
Node应用一般不会消耗很多的CPU，如果CPU占用率高，则表明应用存在很多同步操作，导致异步任务回调被阻塞
内存指标
内存是一个非常容易量化的指标。 内存占用率是评判一个系统的内存瓶颈的常见指标。 对于Node来说，内部内存堆栈的使用状态也是一个可以量化的指标
// /app/lib/memory.js
const os = require('os');
// 获取当前Node内存堆栈情况
const { rss, heapUsed, heapTotal } = process.memoryUsage();
// 获取系统空闲内存
const sysFree = os.freemem();
// 获取系统总内存
const sysTotal = os.totalmem();
module.exports = {
memory: () => {
return {
sys: 1 - sysFree / sysTotal, // 系统内存占用率
heap: heapUsed / headTotal, // Node堆内存占用率
node: rss / sysTotal, // Node占用系统内存的比例
}
}
}- rss：表示node进程占用的内存总量。
- heapTotal：表示堆内存的总量。
- heapUsed：实际堆内存的使用量。
- external ：外部程序的内存使用量，包含Node核心的C++程序的内存使用量
在Node中，一个进程的最大内存容量为1.5GB。因此我们需要减少内存泄露
磁盘 I/O
硬盘的 IO 开销是非常昂贵的，硬盘 IO 花费的 CPU 时钟周期是内存的 164000 倍
内存 IO 比磁盘 IO 快非常多，所以使用内存缓存数据是有效的优化方法。常用的工具如 redis、memcached 等
并不是所有数据都需要缓存，访问频率高，生成代价比较高的才考虑是否缓存，也就是说影响你性能瓶颈的考虑去缓存，并且而且缓存还有缓存雪崩、缓存穿透等问题要解决
二、如何监控
关于性能方面的监控，一般情况都需要借助工具来实现
这里采用Easy-Monitor 2.0，其是轻量级的 Node.js 项目内核性能监控 + 分析工具，在默认模式下，只需要在项目入口文件 require 一次，无需改动任何业务代码即可开启内核级别的性能监控分析
使用方法如下：
在你的项目入口文件中按照如下方式引入，当然请传入你的项目名称：
const easyMonitor = require('easy-monitor');
easyMonitor('你的项目名称');打开你的浏览器，访问 http://localhost:12333 ，即可看到进程界面
关于定制化开发、通用配置项以及如何动态更新配置项详见官方文档
三、如何优化
关于Node的性能优化的方式有：
- 使用最新版本Node.js
- 正确使用流 Stream
- 代码层面优化
- 内存管理优化
使用最新版本Node.js
每个版本的性能提升主要来自于两个方面：
- V8 的版本更新
- Node.js 内部代码的更新优化
正确使用流 Stream
在Node中，很多对象都实现了流，对于一个大文件可以通过流的形式发送，不需要将其完全读入内存
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);
});代码层面优化
合并查询，将多次查询合并一次，减少数据库的查询次数
// bad
for user_id in userIds
let account = user_account.findOne(user_id)
// good
const user_account_map = {} // 注意这个对象将会消耗大量内存。
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]内存管理优化
在 V8 中，主要将内存分为新生代和老生代两代：
- 新生代：对象的存活时间较短。新生对象或只经过一次垃圾回收的对象
- 老生代：对象存活时间较长。经历过一次或多次垃圾回收的对象
若新生代内存空间不够，直接分配到老生代
通过减少内存占用，可以提高服务器的性能。如果有内存泄露，也会导致大量的对象存储到老生代中，服务器性能会大大降低
如下面情况：
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的内存非常大，造成内存泄露，应当避免这样的操作，通过减少内存使用，是提高服务性能的手段之一
而节省内存最好的方式是使用池，其将频用、可复用对象存储起来，减少创建和销毁操作
例如有个图片请求接口，每次请求，都需要用到类。若每次都需要重新new这些类，并不是很合适，在大量请求时，频繁创建和销毁这些类，造成内存抖动
使用对象池的机制，对这种频繁需要创建和销毁的对象保存在一个对象池中。每次用到该对象时，就取对象池空闲的对象，并对它进行初始化操作，从而提高框架的性能