nodejs项目性能监控与分析与优化
一个才高八斗，身怀绝技，必成大器的人
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在应用层，直观的资源指标就是cpu和内存，底层交互的是句柄，nodejs基于事件循环，一个重要的性能指标就是事件循环时间
一、性能指标输出
自己懒得探索的直接使用pm2的性能指标，把pm2学好也可以
setInterval(() => {
// 为了优化 Node.js 应用的性能，开发者应该尽量减少事件循环中的阻塞操作，避免在事件循环的某个阶段执行耗时较长的任务。此外，合理使用微任务和宏任务也可以帮助提高应用的响应速度
const startTime = process.hrtime()
setImmediate(() => {
const endTime = process.hrtime(startTime)
const delayInNanoseconds = endTime[0]*1e9 + endTime[1]
const delayInMilliseconds = delayInNanoseconds / 1e6
console.log(`Event loop delay : ${delayInMilliseconds.toFixed(2)} ms`)
}
// 在Node.js中，“句柄”（handle）是一个广泛的概念，它通常指的是一个引用或指针，用于标识和访问某种资源或对象。这些资源可以是文件、网络套接字、定时器、进程等。Node.js提供了各种API来创建和管理这些句柄，使开发者能够高效地与底层系统进行交互
const activeHandles = process._getActiveHandles()
let socketNum = 0
activeHandles.forEach(v => {
const name = v.constructor.name
if(name === 'Socket') socketNum++
})
console.log(`jubingshu: ${activeHandles.length} sockets: ${socketNum}`)
// cpu和内存
console.log(process.cpuUsage(),process.memoryUsage().heapTotal/1024/1024,process.memoryUsage().heapUsed/1024/1024)
},2000)
二、性能优化
1. 算法优化
在Node.js中优化算法通常涉及多个方面，包括代码效率、内存使用、以及选择合适的数据结构和算法来解决问题。以下是一些常见的优化技巧和建议：
1. 选择合适的数据结构
数组（Arrays）：适用于需要频繁访问元素的场景，但插入和删除操作可能较慢（尤其是数组中间的操作）。
链表（Linked Lists）：适用于需要频繁插入和删除元素的场景，但随机访问元素较慢。
哈希表（Hash Tables）：适用于需要快速查找、插入和删除键值对的场景。
树（Trees）：如二叉搜索树（BST）、红黑树等，适用于需要有序存储和快速查找的场景。
2. 优化算法复杂度
时间复杂度（Time Complexity）：尽量选择时间复杂度较低的算法。例如，使用二分查找（O(log n)）替代线性查找（O(n)）。
空间复杂度（Space Complexity）：考虑算法的内存使用情况，避免不必要的内存开销。
分析和调试
性能分析：使用性能分析工具（如Node.js内置的Profiler、clinic.js等）来找出代码中的性能瓶颈。
调试：使用调试工具（如Node.js内置的Debugger、VSCode调试器等）来逐步检查和优化代码。
示例：优化数组求和
2. 代码优化
1. 使用异步I/O
Node.js是基于事件驱动和非阻塞I/O的，因此充分利用异步操作是提升性能的关键。避免使用同步函数，如fs.readFileSync，而应使用异步版本，如fs.readFile，配合回调、Promise或async/await。
2. 减少不必要的计算
缓存计算结果，避免重复计算。
使用高效的数据结构和算法。
推迟计算，仅在需要时进行（懒加载）。
3. 优化循环和条件判断
尽量减少循环次数，优化循环体内的操作。
使用break、continue等语句提前退出循环或跳过不必要的迭代。
简化条件判断，避免复杂的逻辑。
4. 使用内置的高效方法
Node.js提供了许多内置的高效方法和库，如Buffer用于二进制数据处理，crypto用于加密操作等。尽量利用这些内置功能，而不是自己实现类似的功能
使用一些第三方库（如Lodash、Ramda等）提供了高效的数据处理函数，可以考虑使用。
5. 并发
对于计算密集型任务，可以使用worker_threads模块来创建多线程，提高执行效率。3. 系统架构层面的优化
1. 集群模式
Node.js是单线程的，但可以通过cluster模块创建多个子进程来充分利用多核CPU的性能。每个子进程都是一个独立的Node.js实例，它们之间可以共享相同的端口。
2. 负载均衡
使用反向代理服务器（如Nginx）或Node.js自带的负载均衡功能来分发请求，避免单个实例成为性能瓶颈。
3. 微服务架构
将应用程序拆分为多个小型、独立的服务（微服务），每个服务负责处理特定的业务逻辑。这样可以提高系统的可扩展性和可维护性，同时也有助于性能优化。4. 运行环境层面的优化
1. 使用最新的Node.js版本
Node.js不断更新，新版本通常包含性能改进和bug修复。因此，尽量使用最新的稳定版本。
2. 优化V8引擎参数
Node.js基于V8 JavaScript引擎，可以通过调整V8的参数来优化性能。例如，可以使用--max-old-space-size参数来增加V8的内存限制。
3. 使用性能分析工具
使用Node.js内置的性能分析工具（如Profiler、Inspector）或第三方工具（如clinic.js、0x.js等）来找出性能瓶颈并进行优化。
4. 监控和报警
设置监控系统来实时跟踪应用程序的性能指标（如CPU使用率、内存占用、响应时间等），并配置报警机制以便在性能异常时及时采取措施5. 数据库层面的优化
1. 使用连接池
对于数据库连接，使用连接池来管理连接的生命周期，避免频繁创建和销毁连接带来的开销。
2. 优化查询
使用索引来加速查询操作。
避免使用SELECT *，只选择需要的字段。
使用分页查询来减少一次查询返回的数据量。
3. 缓存数据
对于频繁访问的数据，可以使用缓存（如Redis、Memcached等）来减少数据库访问次数。三、可靠性实现
在服务器架构方面：
如果计算资源充足，做弹性伸缩，就能保证大小流量的高质量服务
如果计算资源有限，那么保证服务部崩就得使用nginx反向代理对流量最大值进行控制
在进程方面：
使用pm2进程管理器或者docker容器部署保证程序不挂
监控服务器硬件参数，发现异常向开发人员发送邮件，修复问题
四、多线程开发
多线程模块能使用多核进行cpu密集运算
// 主线程代码
const {Worker} = require('worker_threads')
const l = console.log
function Thread(workerData){
const worker = new Worker('./worker.js',{workerData})
worker.on('message',msg => l(`${workerData.mark}号 `,String(msg).length))
worker.on('error',error => l(2,error))
worker.on('exit',code => l(3,code))
}
for (let i = 0; i < 10; i++) {
Thread({num:Math.round(Math.random()*1e6),mark:i+1})
}
// 工作线程代码
const {parentPort, workerData} = require('worker_threads')
console.time(workerData.mark)
// 斐波那契数列计算
function fbnq(num){
if(!(num > 2)){
console.timeEnd(workerData.mark)
return parentPort.postMessage(num)
}
let one = BigInt(0)
let tow = BigInt(1)
let current = 0
while(num > 2){
current = one+tow
one = tow
tow = current
num--
}
console.timeEnd(workerData.mark)
parentPort.postMessage([num,current])
}
fbnq(workerData.num)
编辑于 2025-01-13 14:50・北京
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