在面對大規模應用程序的節點優化過程中,監控並衡量您的Node.js應用程序性能是一項不可或缺的工作。此過程涵蓋了從基礎架構層面到應用邏輯本身各個方面的深入分析與評估。在這段過程中,開發者需要利用專業工具來持續追蹤系統資源使用情況、事件循環延遲、記憶體使用狀況以及垃圾回收效率等重要指標。

確立效能監控計畫時,您需先界定關鍵效能指標(KPIs),這些指標可能包括響應時間、錯誤率、同時連線數量和處理吞吐量等。透過這些數據可以有效地揭示出系統表現是否符合預期目標或服務水平協議(SLA)。接下來,在實際監控層次上,可以使用如Node.js內置的`process`模組來取得執行時間和記憶體使用情形,而更全面的解決方案則可能會考量整合第三方監測工具如New Relic, Dynatrace 或 Prometheus。

實施負載測試以模仿高流量情境也是評估Node.js大規模效能不可忽視之策略。通過壓力測試和耗竭測試等手法,開發團隊可以觀察到系統在極端負荷下表現何如,在哪些點出現瓶頸或失效,并据此调整应用程序配置或体系结构优化。 持續集成(CI)和持續部署(CD)流程也提供了自动化监测性能变化的机会。

每当代码更新被推送至仓库时自动运行测试套件,并通过比较历史数据来检查新改动是否引起性能退步现象。这种实践有助于确保任何新推出特性都没有负面影响到应用程序总体性能。 最後但同等重要的是記錄管理策略;精心设计日志记录系统对诊断问题至关重要。

它们不仅帮助追溯异常事件发生前后的状态变化,并且为长期分析趋势提供原始数据支撑。例如,在Node.js环境中常见的Winston或Bunyan等日志库就非常适合于这项任务。 综上所述,评估并监控Node.js应用程序性能是一个多维度、动态调整与反馈过程;从关键性能指标定义开始直至制定相应日志记录实践止步于全面优化周期内每个环节都必须谨言细行且权衡利弊。

通过这样周详而系统化地处理大规模场景下Node.js应用程序表现问题将显著提高其稳定性与扩展力度,并最终达成业务目标与用户满意度之双赢局面。

表: 強弱危機分析(最後更新: 2024-02-06)

這項測試是為了檢驗機器、網路、設備或程式代碼的能力而設計和開發的。它可以在正常工作條件之外測試系統的表現。主要目的是研究系統的潛力,即在何種程度上能夠容忍失敗,以及在失敗後如何恢復。

重點改寫版本: 這項測試旨在評估機器、網路、設備或程式代碼的能力,並非常重要。它可以模擬出異於正常工作狀況下系統的運作情況,以便深入探究其性能表現。此測試主要關注於分析系統可能具有的潛在問題,在什麼情況下會發生錯誤以及如何處理錯誤後重新恢復正常運作。

這是一個評估應用程式負載的過程,模擬真實工作負載並測量應用程式的回應和使用情況。此外,在導致失敗之前,您還可以測試應用程式能夠承受多大負荷。 改編版本: 這個過程是為了評估應用程式的負載情況,模擬真實工作情境並測量其回應和使用情形。

同時,也能夠測試出在造成失敗之前,該應用程式所能承受的最大負荷。

這有助於評估您的應用程式在遭遇大規模但意外上升或下降負載時的行為。

這是用來測試負載,以衡量應用程式在突然的高峰或低谷時對大量使用者請求負荷的能力。

進行測試以瞭解應用程式在大量數據下的表現或行為。當您完成任何一項或全部上述測試時,您將獲得幾個重要的指標,例如平均延遲、回應時間、錯誤率、每秒請求數、輸送量、CPU和記憶體使用率、同時使用者等。下一步是重新執行測試,儘管您已實施特定的優化措施。

這次重新測試將幫助您驗證您的更改是否如預期地對系統或應用程式的性能產生了所需的結果。另外,保持追蹤您的應用程式或系統的性能也很重要。為此,您應該使用(APM)應用程式性能監控並保持追蹤以觀察性能情況。

有不同的監控工具和解決方案可供APM使用,我們建議使用NewRelic和AppSignal。兩者都易於使用且可以輕鬆集成到應用程式中。安裝後,只需運行以下命令即可:npx @appsignal/cli install。

這將自動提供多個性能指標的追蹤,如回應時間、輸送量、錯誤日誌、系統可用性、主機指標等。

為了提升網頁應用程式的效能,其中一個最重要的策略就是進行資料快取。資料快取的主要目的是通過減少計算操作和I/O操作來提高數據檢索速度,也就是從網絡或數據庫中獲取數據。快取,也被稱為「臨時電腦記憶體」,是一個高速數據存儲層,它存儲了部分數據。

它阻止了頻繁地從主要數據存儲位置中檢索數據的請求,並從已存儲的數據中回答該請求。這節省了時間,對查詢作出更快速的回覆,並提供更好的用戶體驗。大多數請求都是常見且頻繁發生的,在不常變動。

如果您的應用程式收到一個關於未變動資料的請求,我們可以將其存儲起來,在未來同類型查詢時使用它進行回覆。快取是回覆相同類型請求的理想選項。它肯定會提升這些請求的效能並增強其性能。

此外,它還可以幫助我們防止伺服器資源因所有這些冗餘計算數據呼叫而被卡住或不必要地下降。這是有關由內部伺服器回覆的請求的全部內容。那麼,對於協力廠商API查詢呢?這些也是使用快取的經典情況。

快取將幫助我們從外部系統中獲取數據,存儲它並安全地重用於未來的請求中。在這種情況下,我們可以將API請求存儲在「快取層」中,以避免額外的網絡請求和與此類API呼叫相關的成本開銷。在應用程式中有幾種方式可以進行快取,包括: 內部快取解決方案、分佈式快取解決方案等等。

將我們經常使用的數據存儲在內存中,可以更快地檢索出來。例如:node-cache 安裝:npm install node-cache --save 在進程內緩存解決方案的缺點是它與應用程式進程相關聯,對於分佈式工作流程並不完全適用,特別是在緩存可變對象(一個在創建後其狀態可以改善的對象)時。

你可以使用分散式快取解決方案,例如Redis或Memcached。這兩種解決方案都可以獨立運行在應用程式上。此外,當將應用程式擴展到多個伺服器時,這些解決方案更加實用。

如果你的項目是一個簡單的小應用程式或者一個小規模項目,那麼請選擇在進程中使用快取解決方案。當你有計劃在未來調整你的應用程式時,你始終可以選擇Redis作為分佈式快取解決方案。

Timeouts 是在構建 Node.js 應用程式時最容易應用的方式,以防止發生不必要的延遲。假設你擁有一個可能與其他外部服務互動且可能依賴並調用其他服務的伺服器。看起來你沒有對伺服器有完全控制權。

在這種情況下,如果任何一個服務變慢或無響應,將會造成緩慢或糟糕的使用者體驗。由於你無法對伺服器有完全控制權,不能保證你的相依性能像平常那樣迅速回應,儘管你沒遭遇到這些問題。這就是超時(timeout)的重要性所在。

讓我們更深入地理解這一點。超時是開發人員在後端設定給使用者固定等待時間限制的一種方式,它被設置在請求上。背後的原因是告知和準備客戶端他們需要等待多久才能收到回應。

當客戶端提出請求後,在預定時間內如果沒有回應,連線將自動中斷。這可以防止應用程式陷入無限的卡住狀態。參考範例,Node.js 中的 HTTP 請求。

注意:預設情況下,Axios 呼叫不會設置任何超時,所以你需要添加一個請求超時來防止這種情況發生:在這裡,對所有通過 axios 進行的 HTTP 請求設置了 2000 毫秒(2 秒)的默認超時。注意:Axios 的超時值是讀取超時,與連線超時不同。讀取超時更快,而連線超時比它低得多。

為了讓您的Node.js伺服器達到最佳效能,請確保不要將它們用於從伺服器本身提供靜態資源,例如JavaScript、CSS或應用程式的圖片檔案等。Node.js並非設計成以此方式運作。因此,當主應用程式提供資產時,會消耗寶貴的資源並影響重要的業務計算。

將提供靜態檔案的任務轉移到像Nginx這樣的網頁伺服器上。通常它會執行一些在Node.js中沒有意義的優化工作。這項測試顯示Nginx在傳送靜態資產方面比Node.js快兩倍(使用Express static middleware)。

另一種停止提供靜態資源的方法是通過設置像Amazon CloudFront這樣的CDN代理來顯示靜態文件,以便將您的靜態內容快取並盡可能接近最終用戶端提供服務。這項活動將阻止Node.js提供靜態資源,只處理動態請求。

分擔負荷可以增強承受巨大重量的輪承的壽命、長久性和容量。基本原理很清楚,觀眾越多,管理他們所需的空間就越多。在這裡,為了擴展Node.js應用程式的性能,您只需要將流量分散到多台機器上。

當您將流量分配到多台機器上時,可以確保用戶享受不中斷的服務。另一個聰明的做法是將多個負載等化器製作並指向同一組伺服器和請求,以提供快速響應並避免任何故障。NodeJS express是負載平衡的一個例子:如果負載平衡工作正常,則控制台輸出可能如下所示:

分群是將具有相似特徵的群組分開,並將它們分配到不同的簇中。在您的Node.js應用程式中,叢集用於通過為並行運行的工作程式創建單獨的單一埠,以在單台機器上水準劃分服務器。這是一種簡單且常見的技術,通過將連接分散到所有不同的叢集中,讓CPU核心充分利用,從而降低停機時間、故障、無響應和減速等問題。

對於將叢集化到您的Node.js應用程式中,主要原因是它只運行在單個線程上,無法很好地利用多核系統。是的,您可以使用標準庫中的叢集模塊來叢集化您的Node.js服務器。以下是來自Standard Cluster模塊的代碼示例: 當您運行此程式時,發送到埠3000 的連接將在工作進程之間共用。

透過使用PM2進程管理器, 您可以得到最佳可靠性管理Node.js叢集處理方案. PM2 允許您處理工作進程的生成、在工作進程之間分配傳入負載,以及停止或重啟工作進程。此外, 它還可幫助我們監控和調整工作進程的性能。

現在你已經知道了一些重要的技巧,可以用來改善性能。但是,這些技巧還不止於此。下面我們列出了一些關鍵的微優化步驟,可以讓你更好地提升Node.js應用程式的性能。

最好的總是保證最好的結果。當你正在改進應用程式的性能時,請始終使用最新版本的Node.js。依賴通常會束縛你的創造力、力量和時間。

請密切關注你所依賴的庫,並盡可能選擇性能最佳的庫來避免它們對你的應用程式性能產生負面影響。建立基本理解和編碼技巧,以便在遇到困難且時間緊迫時,可以自己編寫代碼並即時修復問題。避免使用依賴庫有助於提高Node.js應用程式的性能。

例如:最大程度地利用內建方法和庫,如lodash、Node-cache 確保獨立I/O操作使用異步原語,如回調、Promise、Async/Await。使用這些原語可以改善下游延遲並確保操作流程無縫。 例如:在開始任何實現之前,列出所有獨立的查詢調用,並使用Promise.all將這些個別的獨立查詢進行並行調用。

這一步驟可以減少每個單獨連接和查詢調用的時間,直到找到通常需要最長時間響應的那個。 例如:將單獨的查詢調用推送到數組中。使用Node.js流以實現最佳內存效率和降低延遲,特別是處理大量數據時。

確保批處理分析、報告或下載/導出表格。 數據庫連接:確保具有主從複製的數據庫連接。如果你想要顯示目錄目的搜索結果, 數據庫連接器必須使用Secondary Preferred Read Replica OR Master-Slave Replication。

為了防止你的數據庫查詢變成死鎖,你應該定期進行優化並適當地擴展它們。避免執行聚合查詢或多表聯接。最佳實踐是處理聚合、平均值、最大值等情況時,只需使用選擇查詢並找到替代方法解決問題。

例如:可以通過簡單的選擇查詢來收集這些結果,而不是使用平均值和最大值查詢。始終使用預定義的投影進行查詢調用 - 對於任何SQL或NoSQL數據庫,如MongoDB和MySql等。這意味著你只需要對所需的列執行查詢。

然後,數據庫查詢將僅為所需的列運行,不會提取不需要的列。應避免子查詢。如果必要,在特定情況下可以執行智慧條件邏輯和函數。

你可以選擇使用合適的索引以加快搜索速度。在循環中省略查詢調用。不要在任何循環中添加查詢調用。

你可以通過一次調用和連接使用智慧的條件方法。 例如,你可以準備一個數組並使用IN語句在一次調用和連接中收集所有數據。 這些是關於Node.js應用程式性能優化和改進的一些額外提示,你可以在開發階段注意到並加以處理。

不是所有的階段都薄弱。因此,請對那些需要優化的地方進行優化。一旦你確定了應用程式的熱點,你應該從特定區域開始優化工作。

注意:熱點可能會隨時間而變化,所以你需要不斷測試應用程式。你可以使用NewRelic、AppSignal等工具來跟蹤任何新的變化。