听说你不知道如何监控 Node 服务的内存？

刚开始，先抛出一个问题：

❝你知道你们生产环境的 Node 服务平时占用内存多少吗？或者说是多少量级？ ❞

山月在面试 Node 候选人时，这个问题足够筛掉一半的自称Node精通者，不过没有回答上来，我往往会再补充一个问题，以免漏掉优秀的无线上经验的候选人：

❝如何知道某个进程消耗多少内存？[1] ❞

「当使用 Node 在生产环境作为服务器语言时，并发量过大或者代码问题造成 OOM (out of memory) 或者 CPU 满载这些都是服务器中常见的问题，此时通过监控 CPU 及内存，再结合日志及 Release 就很容易发现问题。」

本章将介绍如何监控本地环境及生产环境的内存变化

一个 Node 应用实例

所以，如何动态监控一个 Node 进程的内存变化呢？

以下是一个 Node Server 的示例，并且是一个有内存泄漏问题的示例，并且是山月在生产环境定位了很久的问题的精简版。

❝那次内存泄漏问题中，导致单个容器中的内存从原先的 400M 暴涨到 700M，在 800M 的容器资源限制下偶尔会发生 OOM，导致重启。一时没有定位到问题 (发现问题过迟，半个月前的时序数据已被吞没，于是未定位到 Release)，于是把资源限制上调到 1000M。后发现是由 ctx.request 挂载了数据库某个大字段而致 ❞

const Koa = require('koa')
const app = new Koa()

function getData () {
  return Array.from(Array(1000)).map(x => 10086)
}

app.use(async (ctx, next) => {
  ctx.data = getData()
  await next()
})

app.use(ctx => {
  ctx.body = 'hello, world'
})

app.listen(3200, () => console.log('Port: 3200'))

进程内存监控

一些问题需要在本地及测试环境得到及时扼杀，来避免在生产环境造成更大的影响。那么了解在本地如何监控内存就至关重要。

pidstat 是 sysstat 系列 linux 性能调试工具的一个包，竟然用它来调试 linux 的性能问题，包括内存，网络，IO，CPU 等。

「这不仅试用与 node，而且适用于一切进程，包括 python，java 以及 go」

# -r: 指输出内存指标
# -p: 指定 pid
# 1: 每一秒输出一次
# 100: 输出100次
$ pidstat -r -p pid 1 100

而在使用 pidstat 之前，需要先找到进程的 pid

如何找到 Node 进程的 pid

在 node 中可以通过 process.pid 来找到进程的 pid

> process.pid
16425

虽然通过写代码可以找到 pid，但是具有侵入性，不太实用。那如何通过非侵入的手段找到 pid 呢？有两种办法

1. 通过多余的参数结合 ps 定位进程
2. 通过端口号结合 lsof 定位进程

$ node index.js shanyue

# 第一种方法：通过多余的参数快速定位 pid
$ ps -ef | grep shanyue
root     31796 23839  1 16:38 pts/5    00:00:00 node index.js shanyue

# 第二种方法：通过端口号定位 pid
lsof -i:3200
COMMAND   PID USER   FD   TYPE    DEVICE SIZE/OFF NODE NAME
node    31796 root   20u  IPv6 235987334      0t0  TCP *:tick-port (LISTEN)

使用 pidstat 监控内存

从以上代码中可以知道，node 服务的 pid 为 31796，为了可以观察到内存的动态变化，再施加一个压力测试

$ ab -c 10000 -n 1000000 http://localhost:3200/

# -r: 指输出内存指标
# -p: 指定 pid
# 1: 每一秒输出一次
# 100: 输出100次
$ pidstat -r -p 31796 1 100
Linux 3.10.0-957.21.3.el7.x86_64 (shuifeng)     2020年07月02日  _x86_64_        (2 CPU)

             UID       PID  minflt/s  majflt/s     VSZ    RSS   %MEM  Command
19时20分39秒     0     11401      0.00      0.00  566768  19800   0.12  node
19时20分40秒     0     11401      0.00      0.00  566768  19800   0.12  node
19时20分41秒     0     11401   9667.00      0.00  579024  37792   0.23  node
19时20分42秒     0     11401  11311.00      0.00  600716  59988   0.37  node
19时20分43秒     0     11401   5417.82      0.00  611420  70900   0.44  node
19时20分44秒     0     11401   3901.00      0.00  627292  85928   0.53  node
19时20分45秒     0     11401   1560.00      0.00  621660  81208   0.50  node
19时20分46秒     0     11401   2390.00      0.00  623964  83696   0.51  node
19时20分47秒     0     11401   1764.00      0.00  625500  85204   0.52  node

对于输出指标的含义如下

• RSS: Resident Set Size，常驻内存集，可理解为内存，这就是我们需要监控的内存指标
• VSZ: virtual size，虚拟内存

从输出可以看出，「当施加了压力测试后，内存由 19M 涨到了 85M。」

使用 top 监控内存

pidstat 是属于 sysstat 下的 linux 性能工具，但在 mac 中，如何定位内存的变化？

此时可以使用 top/htop

$ htop -p 31796

使用 htop 监控内存

生产环境内存监控

由于目前生产环境大都部署在 k8s，「因此生产环境对于某个应用的内存监控本质上是 k8s 对于某个 workload/deployment 的内存监控」，关于内存监控 metric 的数据流向大致如下:

k8s -> metric server -> prometheus -> grafana

架构图如下：

❝以上图片取自以下文章

• Kubernetes Monitoring with Prometheus[2]
• Kubernetes monitoring architecture[3]

❞

最终能够在 grafana 中收集到某一应用的内存监控实时图:

由于本部分设计内容过多，我将在以下的章节中进行介绍

「这不仅仅适用于 node 服务，而且适用于一切 k8s 上的 workload」

总结

本章介绍了关于 Node 服务的内存在本地环境及生产环境的监控

1. 本地使用 htop/top 或者 pidstat 监控进程内存
2. 生产环境使用 k8s/metric-server/prometheus/grafana 监控 node 整个应用的内存

当监控到某一服务发生内存泄漏后，如何解决问题？因此接下来的文章将会讲到

1. 生产环境是如何监控整个应用的内存的
2. 当生产环境发生 OOM 后，如何快速定位
3. 真实生产环境若干 OOM 的示例定位

Reference

[1]如何知道某个进程消耗多少内存？: https://q.shanyue.tech/base/linux/4.html#%E6%80%BB%E7%BB%93

[2]Kubernetes Monitoring with Prometheus: https://sysdig.com/blog/kubernetes-monitoring-prometheus/

[3]Kubernetes monitoring architecture: https://github.com/kubernetes/community/blob/master/contributors/design-proposals/instrumentation/monitoring_architecture.md