Node.js 在 Linux 上的性能优化指南

作为 IT 工程师，我可以为您提供全面的 Node.js 在 Linux 环境下的性能优化方案。以下是关键优化策略：

1. 系统级优化

1.1 调整 Linux 内核参数

# 增加文件描述符限制
echo "fs.file-max = 100000" >> /etc/sysctl.conf
sysctl -p

# 调整 TCP 参数
echo "net.ipv4.tcp_max_syn_backlog = 4096" >> /etc/sysctl.conf
echo "net.core.somaxconn = 4096" >> /etc/sysctl.conf
sysctl -p

1.2 提高进程限制

# 修改 limits.conf
echo "* soft nofile 100000" >> /etc/security/limits.conf
echo "* hard nofile 100000" >> /etc/security/limits.conf

2. Node.js 运行时优化

2.1 使用最新 LTS 版本

# 使用 nvm 管理 Node.js 版本
nvm install --lts
nvm use --lts

2.2 启动参数优化

# 增加内存限制和优化垃圾回收
node --max-old-space-size=4096 --optimize-for-size app.js

2.3 集群模式

const cluster = require('cluster');
const os = require('os');

if (cluster.isMaster) {
  const cpuCount = os.cpus().length;
  for (let i = 0; i < cpuCount; i++) {
    cluster.fork();
  }
} else {
  require('./app');
}

3. 应用层优化

3.1 中间件优化

// 生产环境禁用不必要的中间件
if (process.env.NODE_ENV === 'production') {
  app.use(require('compression')());
  app.use(require('helmet')());
}

3.2 数据库优化

// MongoDB 连接池设置
mongoose.connect(uri, {
  poolSize: 20, // 连接池大小
  bufferMaxEntries: 0,
  useNewUrlParser: true,
  useUnifiedTopology: true
});

3.3 缓存策略

const redis = require('redis');
const client = redis.createClient();
const cache = require('express-redis-cache')({ client });

// 路由缓存
app.get('/api/data', cache.route(), (req, res) => {
  // 处理逻辑
});

4. 监控与分析

4.1 性能监控工具

# 使用 clinic.js 进行性能分析
npm install -g clinic
clinic doctor -- node app.js

4.2 内存分析

node --inspect app.js
# 然后使用 Chrome DevTools 进行分析

4.3 日志记录

const pino = require('pino');
const logger = pino({
  level: 'info',
  prettyPrint: process.env.NODE_ENV !== 'production'
});

5. 部署优化

5.1 使用 PM2 管理进程

npm install -g pm2
pm2 start app.js -i max --name "api-server"
pm2 save
pm2 startup

5.2 负载均衡

# 使用 Nginx 作为反向代理
upstream node_app {
  server 127.0.0.1:3000;
  server 127.0.0.1:3001;
  keepalive 64;
}

server {
  listen 80;
  location / {
    proxy_pass http://node_app;
    proxy_http_version 1.1;
    proxy_set_header Connection "";
  }
}

6. 其他高级优化

6.1 使用 Worker Threads

const { Worker } = require('worker_threads');

function runService(workerData) {
  return new Promise((resolve, reject) => {
    const worker = new Worker('./worker.js', { workerData });
    worker.on('message', resolve);
    worker.on('error', reject);
    worker.on('exit', (code) => {
      if (code !== 0) reject(new Error(`Worker stopped with exit code ${code}`));
    });
  });
}

6.2 使用 WASM 加速关键计算

const fs = require('fs');
const { WASI } = require('wasi');
const wasi = new WASI();
const importObject = { wasi_snapshot_preview1: wasi.wasiImport };

(async () => {
  const wasm = await WebAssembly.compile(
    fs.readFileSync('./compute-heavy.wasm')
  );
  const instance = await WebAssembly.instantiate(wasm, importObject);

  // 调用 WASM 函数
  const result = instance.exports.computeHeavyTask();
})();

通过以上优化策略的组合应用，可以显著提高 Node.js 应用在 Linux 环境下的性能表现。建议根据实际应用场景选择适合的优化方案，并通过监控工具持续跟踪性能指标。