Jak monitorować zużycie i wycieki pamięci w Node.js

Dla inżyniera Node.js wycieki pamięci w aplikacji potrafią być koszmarem, z którego nie tak łatwo się przebudzić. Co więcej, im dłużej pozostają niewykryte, tym dłużej ten zły sen się ciągnie.

Oznacza to, że zużycie CPU, pamięci, load average i czas odpowiedzi w aplikacji z błędami wycieku pamięci będą stopniowo rosły, aż CPU dojdzie do 100% wykorzystania, po czym usługa przestanie odpowiadać. To objawy, z jakimi może mierzyć się developer, gdy aplikacja cierpi na wyciek pamięci.

Jeśli brzmi to znajomo, czytaj dalej i sprawdź, jak poradzić sobie z tymi symptomami oraz jak monitorować zużycie pamięci i wycieki pamięci w aplikacjach Node.js.

Czym jest „wyciek pamięci” w Node.js?

W prostych słowach: wyciek pamięci to sytuacja, w której aplikacja alokuje blok pamięci i go nie zwalnia lub gdy mechanizm Garbage Collector w Node.js nie zdołał go uprzątnąć.

Cóż, mniej więcej…

Na czym polega Garbage Collection w Node.js?

Rozmawiając o wyciekach pamięci, trzeba wspomnieć o Garbage Collectorze. Mówiąc najprościej, Garbage Collector to automatyczny mechanizm odpowiedzialny za odzyskiwanie pamięci zajętej przez nieużywane obiekty.

W pierwszej fazie („mark”) Garbage Collector zaznacza nieużywane obiekty do usunięcia. W drugiej, „sweep”, odzyskuje pamięć.

Przykład aplikacji z wyciekiem pamięci

Na potrzeby tutorialu przygotowałem prostą aplikację Express.js, w której każde żądanie powoduje, że tablica leak rośnie w trakcie działania, co spowalnia serwis. Tablica ta nigdzie nie jest ręcznie czyszczona, a garbage collection nie obejmuje zmiennych zadeklarowanych globalnie. 

Wykrywanie wycieków pamięci z Node Inspector i Chrome DevTools

Aby użyć Node Inspector, uruchom aplikację w trybie inspect, a w CLI TypeScript:

node --inspect index.js

Następnie skrypt z opcją inspect pojawi się na liście w zakładce DevTools/Devices. Kliknij Inspect, aby podpiąć Chrome DevTools do procesu Node. W naszym przypadku interesuje nas zakładka Memory i opcja heap snapshot.

3 snapshoty sterty w Node.js

Aby sprawdzić, czy nasza aplikacja ma wyciek pamięci, wykonamy 3 heap snapshots. Pierwszy — zaraz po uruchomieniu serwera; drugi — po benchmarku 1000 żądań do serwera; trzeci — po kolejnym benchmarku 1000 żądań.

Drugi snapshot, po pierwszym benchmarku 1000 żądań, może być sygnałem ostrzegawczym, jeśli sterta urosła. Zróbmy więc ostatni snapshot po drugim benchmarku — to pomoże potwierdzić, czy aplikacja ma wyciek pamięci.

Aby znaleźć przyczynę, wybierz trzeci snapshot, kliknij opcję porównania i zestaw go z pierwszym. To pozwoli zidentyfikować nowo utworzone obiekty od startu serwera.

Na końcu przyjrzyj się tym obiektom dokładniej i wyszukaj takie o tym samym rozmiarze alokacji. Dzięki temu można namierzyć i naprawić wycieki pamięci w aplikacji.

Wnioski — poznaj swoje narzędzia

Jeśli będziesz trzymać się znanych i sprawdzonych bibliotek, naprawa wycieku pamięci w Node.js zwykle okaże się łatwiejsza niż jego wykrycie. Kluczowe jest pełne zrozumienie garbage collection w DevTools oraz innych narzędzi, z których korzystasz podczas budowy aplikacji. Mając do dyspozycji różne debugery, narzędzia do wyłapywania wycieków i generatory wykresów użycia, umiejętność izolowania wycieków tam, gdzie je znajdziesz, sprawi, że Twoje oprogramowanie będzie działało szybciej i wydajniej.

W Startup Development House nie ukrywamy, że świetnie znamy się na Node.js i skutecznie rozwiązujemy problemy, które przy tym napotykamy. Jeśli jesteś aspirującym developerem i przydałoby Ci się trochę tego know-how, śmiało odezwij się na hello@start-up.house