Node.js 性能监控与优化

问题

如何对 Node.js 应用进行性能监控和优化？

解答

性能指标

Node.js 性能主要关注以下四个方面：

CPU

• CPU 负载：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 / CPU 总时间

Node 应用通常不会消耗很多 CPU，如果 CPU 占用率高，说明存在大量同步操作阻塞了异步任务回调。

内存

通过 process.memoryUsage() 获取内存使用情况：

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();

• rss：Node 进程占用的内存总量
• heapTotal：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 C++ 程序的内存使用量

Node 进程的最大内存容量为 1.5GB，需要注意避免内存泄露。

磁盘 I/O

硬盘 I/O 开销很大，花费的 CPU 时钟周期是内存的 164000 倍。可以使用 Redis、Memcached 等内存缓存来优化高频访问、生成代价高的数据。

网络

网络性能影响服务响应速度和吞吐量。

性能监控

使用 Easy-Monitor 2.0 进行性能监控，这是一个轻量级的 Node.js 内核性能监控工具。

在项目入口文件中引入：

const easyMonitor = require('easy-monitor');
easyMonitor('你的项目名称');

启动项目后，访问 http://localhost:12333 即可查看监控界面。

性能优化

使用最新版本 Node.js

新版本带来 V8 引擎更新和 Node.js 内部代码优化，性能提升明显。

正确使用 Stream

对于大文件，使用流式传输而不是一次性读入内存：

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

// 不推荐：一次性读入内存
http.createServer(function (req, res) {
    fs.readFile(__dirname + '/data.txt', function (err, data) {
        res.end(data);
    });
});

// 推荐：使用流
http.createServer(function (req, res) {
    fs.createReadStream(__dirname + '/data.txt').pipe(res);
});

代码层面优化

合并数据库查询，减少查询次数：

// 不推荐：多次查询
for (let user_id of userIds) {
    let account = await user_account.findOne(user_id);
}

// 推荐：批量查询
const user_account_map = {};
const accounts = await user_account.find({ user_id: { $in: userIds } });
accounts.forEach(account => {
    user_account_map[account.user_id] = account;
});
for (let user_id of userIds) {
    let account = user_account_map[user_id];
}

内存管理优化

V8 将内存分为新生代和老生代。避免内存泄露，减少不必要的内存占用：

// 不推荐：造成内存泄露
const leak = [];
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')); // 内存泄露
}));

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

app.use(mount('/', async (ctx) => {
    ctx.status = 200;
    ctx.type = 'html';
    ctx.body = buffer;
}));

使用对象池机制，复用频繁创建和销毁的对象，减少内存抖动，提升性能。

关键点

• 监控 CPU、内存、I/O、网络四个核心指标，Node 进程最大内存为 1.5GB
• 使用 Easy-Monitor 等工具进行实时性能监控
• 大文件传输使用 Stream 而不是一次性读入内存
• 合并数据库查询，使用内存缓存（Redis/Memcached）优化高频访问
• 避免内存泄露，使用对象池复用频繁创建的对象