Node.js 效能分析：偵測 Memory Leak 與 CPU 瓶頸

Node.js 以其卓越的非阻塞 I/O 著稱，但不良的程式慣例仍會導致 記憶體洩漏 (Memory Leak) 或 CPU 密集型阻塞，進而讓伺服器回應變慢、佔用率飆升甚至因 OOM (Out of Memory) 崩潰。

什麼是 Memory Leak？

當你分配了記憶體但不再需要它，而垃圾回收機制 (GC) 卻認為該資料仍被引用而無法回收時，洩漏就發生了。

常見洩漏兇手：

  1. 意外的全域變數：不小心將資料掛載到 global 物件上。
  2. 被遺忘的定時器：setInterval 啟動後從未被 clearInterval。
  3. 閉包與大物件：閉包內引用了大型物件，且該閉包一直存在於記憶體中。
  4. 事件監聽器未移除：對同一個物件反覆 .on() 卻從未 .off()。

使用 Chrome DevTools 診斷

Node.js 內建了偵錯協議，讓你使用熟悉的 Chrome 工具進行效能剖析：

  1. 啟動偵錯模式：
    node --inspect app.js
  2. 開啟工具：在 Chrome 網址列輸入 chrome://inspect，點擊 "Open dedicated DevTools for Node"。

記憶體快照 (Heap Snapshot)

在 Memory 分頁，你可以點擊 Take Snapshot。

  • 技巧：拍下一張快照，執行一些操作，再拍第二張。使用 "Comparison" 模式，找出那些「只增不減」的物件。

CPU 火燄圖 (Flame Graph)

在 Profiler 分頁，點擊 Start 並在你的 API 上進行壓力測試，完成後點擊 Stop。

  • 尋找佔用比例最高的「寬長方形」，那通常就是消耗 CPU 最兇猛的程式碼熱點 (Hot Spot)。

程式碼級監控：process.memoryUsage()

你可以定期輸出記憶體指標來偵測趨勢。如果 rss 或 heapUsed 持續線性上升，就是洩漏的徵兆。

setInterval(() => {
  const usage = process.memoryUsage();
  console.log(
    `[記憶體監控] RSS: ${Math.round(usage.rss / 1024 / 1024)}MB | HeapUsed: ${Math.round(usage.heapUsed / 1024 / 1024)}MB`
  );
}, 10000);

指標說明：

  • RSS (Resident Set Size)：進程佔用的總實體記憶體（包含所有堆疊與 C++ 資源）。
  • heapUsed：V8 引擎實際使用的記憶體空間。
  • external：V8 管理的 C++ 物件佔用的記憶體（例如 Buffer）。

監控垃圾回收 (GC)

如果你懷疑 GC 頻率過高導致效能下降，可以使用以下指令啟動：

node --trace-gc app.js

這會在控制台即時輸出每次 GC 的耗時與空間回收情況。

總結

  1. 建立基準線 (Baseline)：在部署前先了解正常的記憶體占用情況。
  2. 善用 Chrome DevTools 的「快照比對」來精確定位洩漏來源。
  3. 對於持續上升的 rss 數值要保持高度警覺。