面试题：Node.js性能瓶颈定位之内存分析

Question

假设在一个高并发的Node.js应用中出现了性能瓶颈，怀疑是内存泄漏导致的。请详细说明如何利用Node.js内置工具（如`process.memoryUsage()`）以及专业的调试工具（如Chrome DevTools的Performance和Memory面板）来定位内存相关的性能问题，包括如何捕捉内存快照、分析堆内存增长趋势等。

Answer 1

1. 使用 process.memoryUsage()

process.memoryUsage() 是Node.js内置的方法，用于获取当前Node.js进程的内存使用情况。

const memoryUsage = process.memoryUsage();
console.log('rss: ', memoryUsage.rss); // 常驻集大小，即进程实际占用的物理内存
console.log('heapTotal: ', memoryUsage.heapTotal); // V8堆内存的总大小
console.log('heapUsed: ', memoryUsage.heapUsed); // V8堆内存中已使用的大小

在高并发应用中，可以定期调用此方法并记录数据，观察内存使用量是否持续增长。若 heapUsed 或 rss 持续上升且无下降趋势，可能存在内存泄漏。

2. 使用Chrome DevTools的Performance面板

1. 启动应用并打开DevTools：
   • 在Node.js应用启动命令中添加 --inspect 标志，例如：node --inspect app.js。
   • 打开Chrome浏览器，访问 chrome://inspect，点击“Open dedicated DevTools for Node”。
2. 录制性能数据：
   • 在Performance面板中，点击录制按钮。
   • 模拟高并发场景，可以使用工具如 Artillery 或 K6 向Node.js应用发送大量请求。
   • 停止录制，此时会生成性能分析报告。
3. 分析性能数据：
   • 在报告中查看“Memory”一栏，关注堆内存的增长趋势。如果在模拟高并发过程中，堆内存持续增长且未出现回落，可能存在内存泄漏。
   • 查看“Function Call Tree”，分析哪些函数调用频繁且可能导致内存分配不合理。

3. 使用Chrome DevTools的Memory面板

1. 捕捉内存快照：
   • 同样先以 --inspect 模式启动Node.js应用并打开DevTools的Memory面板。
   • 在应用运行一段时间（或模拟高并发场景执行后），点击Memory面板中的“Take snapshot”按钮，可获取当前的内存快照。
   • 可以多次捕捉快照，例如在高并发操作前后各捕捉一次。
2. 分析堆内存增长趋势：
   • 在捕捉多个快照后，通过对比不同快照来分析堆内存增长情况。在Memory面板中，选择两个快照进行比较（例如先选择第一个快照，再按住Ctrl或Command键选择第二个快照）。
   • 查看“Comparison”视图，这里会显示对象的增加和减少情况。重点关注那些数量持续增加的对象类型，这些对象可能是导致内存泄漏的原因。
   • 展开对象列表，可以查看具体对象的属性和引用关系，进一步定位内存泄漏的根源，比如是否存在对象被错误地长期引用而无法被垃圾回收机制回收。