《深入浅出node.js》第四章——内存控制（笔记）

最新推荐文章于 2025-06-03 00:09:10 发布

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文章标签： memcached 数据库运维

原文链接：https://juejin.im/post/5ba8e2cc5188255c9d561819

探讨V8引擎的内存管理机制，包括内存限制、对象分配、垃圾回收算法（如Cheney算法、Mark-Sweep与Mark-Compact）。分析如何高效使用内存，处理大内存应用及解决内存泄漏问题。

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内存控制

V8的垃圾回收机制 / 内存限制
1. V8让JS虚拟机的性能达到了很快的地步，所以node实现在V8上
2. V8的内存限制：Node中通过JS使用内存只能使用部分内存（64G下大概1.4GB），所以Node无法直接操作大内存对象
3. V8的对象分配
  1. V8中，所有JS对象都是通过堆进行分配，如果已申请的堆空闲不够分配新的对象，将继续申请堆内存
  2. 通过process.memoryUsage()可以看到现在的内存使用情况
  3. Node在启动的时候可以传递 --max-old-space-size / --max-new-space-size 来调整内存限制的大小，只在初始化有效。
4. V8 的垃圾回收机制
  1. V8主要的垃圾回收算法：分代式垃圾回收机制
    1. V8中将内存分为新生代和老生代，新生代的对象存活时间短，老生代是存存活活时间长/常驻内存的对象
    2. 新生代中的对象主要通过scavenge算法进行垃圾回收，而在scavenge的具体实现使用了Cheney算法
      1. 将对内存一分为二，每一部分空间成为semi space。
      2. 2个semispace只有一个在使用，一个处于闲置状态。处于使用状态的semi space空间称为from空间，处于闲置状态的空间成为To空间。
      3. 分配对象的时候，先从from空间中开始分配
      4. 垃圾回收时，会检查from空间中的存活对象，存活对象呗复制到To空间，不存活的对象占用的空间将会被释放。
      5. to和from空间交换
      6. 总之，这个算法的意思就是将存活对象在两个semi space空间中进行复制/翻转
      7. 这个算法牺牲了空间，换取时间；之所以采用这个算法是因为新生代中对象的生命周期很短，占用的内存也少
      8. 当一个对象经过多次复制和转换依然存活，它会被认为是生命周期较长的对象，从而晋升到老生代中。而晋升的套件一般是2个
        对象是否经历过scavenge回收，如果有，就晋升
        To空间的内存占用比是否超过比例，如果超过，直接晋升
    3. 老生代中常用Mark - Sweep（标记清除）& Mark - compact（标记整理）方法
      1. mark-sweep 标记清除
        遍历每个对象，并标记存活的对象，清楚阶段只清楚没有被标记的对象。
        缺点：很容易出现清理之后内存空间不连续，这种内存碎片对后续的内存分配造成问题，因为很可能出现需要分配一个打碎片，所有的碎片空间都无法完成此次分配，就会提前触发垃圾回收
      2. mark-compact 标记整理
        标记每个对象，将活着的对象往一端移动，移动完成之后，直接清理掉边界外的内存。
      3. incremental Marking 增量标记，减少垃圾回收的停顿时间
        因为每次回收的时候，JS会阻塞，所以把大的垃圾回收工程拆分一小步一小步进行，比如增量标记和增量清理，还有延迟清理（lazy sweeping）
5. 查看垃圾回收日志
  1. 启动node的时候添加 --trace-gc参数
高效使用内存
1. 作用域退出/不再使用了就会释放这个作用域里的变量
  1. 变量的主动释放
    1. 如果变量是全局变量，对象将常驻在内存。删除手段有
      1. delete操作删除引用关系
      2. 重新赋值，让旧对象脱离引用关系/ 其实直接设置成空/null不行吗
  2. 闭包（closure）
    1. 闭包导致闭包自身作用域不得到释放
内存指标
1. 查看内存使用情况：通过process.memoryUsage()可以看到现在的内存使用情况
2. 查看进程的内存使用，process.memoryUsage()
3. 查看系统的内存占用，os模块的totalmem() 和 freemem() 用来查看系统的总内存和限制内存
4. 堆外内存：我们把不是通过V8分配的内存叫做堆外内存
内存泄漏
1. 造成内存泄漏的原因常见的有
  1. 缓存
  2. 队列消费不及时
  3. 作用域未释放
2. 内存！= 缓存，慎重
  1. 一旦命中缓存，就可以节省一次I/O的时间；但是一个对象被当作缓存使用，意味着它常驻在老生代中；缓存中存储的键越多，长期存活的对象也就越多，那么垃圾回收旧会做无用功
  2. 缓存限制策咯：限制缓存的无限增长
    1. 作者写过一个limitablemap模块——P128
  3. 缓存的解决方案
    1. 直接将内存作为缓存的方案，除了缓存大小的顾虑外，还要考虑进程之间无法共享内存，进程内使用缓存将导致缓存不可避免的有重复，浪费物理空间
    2. 解决方案：采用进程外的缓存，进程自身不存储状态
      1. 将缓存转移到外部，减少常驻内存的对象的数量，让垃圾回收变得高效
      2. 进程之间可以共享缓存
    3. 常见的缓存方案（有客户端）
      1. Redis
      2. Memcached
3. 关注队列状态，因为也有可能造成内存泄漏
内存泄漏排查
1. 常见工具：v8-profiler（3年没维护了），node-heapdump，node-mtrace，dtrace，node-memwatch

大内存应用

使用stream模块处理大文件（由于V8内存限制，我们无法通过fs.readFile()和fs.writeFile()直接对大文件进行操作）

使用fs.createReadStream() / fs.createWriteStream()方法通过流的方式实现对大文件的操作

var reader = fs.createReadStream('in.txt');
var writer = fs.createWriteStream('out.txt');
reader.on('data',function(chunk){
    writer.write(chunk);
})
reader.on('end',function(){
    writer.end;
})

//利用es6 中的pipe，简写后

var reader = fs.createReadStream('in.txt');
var writer = fs.createWriteStream('out.txt');
reader.pipe(writer);
复制代码