V8

V8 垃圾回收机制

如何查看 V8 内存使用情况

使用 process.memoryUsage() 返回

{
  rss: 4935680,
  heapTotal: 1826816,
  heapUsed: 650472,
  external: 49879
}

• heapTotal 和 heapUsed 代表V8的内存使用情况。
• external代表V8管理的，绑定到Javascript的C++对象的内存使用情况。
• rss, 驻留集大小, 是给这个进程分配了多少物理内存(占总分配内存的一部分) 这些物理内存中包含堆，栈，和代码段。

V8 内存限制是多少，为什么这么设计

64位系统下是1.4GB， 32位系统下是0.7GB。因为1.5GB的垃圾回收堆内存，V8需要花费50毫秒以上，做一次非增量式的垃圾回收甚至要1秒以上。这是垃圾回收中引起Javascript线程暂停执行的事件，在这样的花销下，应用的性能和影响力都会直线下降。

V8 内存分代和回收算法

在V8中，主要将内存分为新生代和老生代两代。新生代中的对象存活时间较短的对象，老生代中的对象存活时间较长，或常驻内存的对象。

新生代

新生代中的对象主要通过Scavenge算法进行垃圾回收。这是一种采用复制的方式实现的垃圾回收算法。它将堆内存一份为二，每一部分空间成为semispace。在这两个semispace空间中，只有一个处于使用中，另一个处于闲置状态。处于使用状态的semispace空间称为From空间，处于闲置状态的空间称为To空间。

• 当开始垃圾回收的时候，会检查From空间中的存活对象，这些存活对象将被复制到To空间中，而非存活对象占用的空间将会被释放。完成复制后，From空间和To空间发生角色对换。

• 应为新生代中对象的生命周期比较短，就比较适合这个算法。

• 当一个对象经过多次复制依然存活，它将会被认为是生命周期较长的对象。这种新生代中生命周期较长的对象随后会被移到老生代中。

老生代

老生代主要采取的是标记清除的垃圾回收算法。与Scavenge复制活着的对象不同，标记清除算法在标记阶段遍历堆中的所有对象，并标记活着的对象，只清理死亡对象。活对象在新生代中只占叫小部分，死对象在老生代中只占较小部分，这是为什么采用标记清除算法的原因。

标记清楚算法的问题

主要问题是每一次进行标记清除回收后，内存空间会出现不连续的状态

• 这种内存碎片会对后续内存分配造成问题，很可能出现需要分配一个大对象的情况，这时所有的碎片空间都无法完成此次分配，就会提前触发垃圾回收，而这次回收是不必要的。
• 为了解决碎片问题，标记整理被提出来。就是在对象被标记死亡后，在整理的过程中，将活着的对象往一端移动，移动完成后，直接清理掉边界外的内存。

哪些情况会造成 V8 无法立即回收内存

闭包和全局变量

内存泄漏是什么，以及常见内存泄漏的原因和排查方法

是什么

内存泄漏(Memory Leak)指由于疏忽或错误造成程序未能释放已经不再使用的内存的情况。 如果内存泄漏的位置比较关键，那么随着处理的进行可能持有越来越多的无用内存，这些无用的内存变多会引起服务器响应速度变慢。 严重的情况下导致内存达到某个极限(可能是进程的上限，如 v8 的上限;也可能是系统可提供的内存上限)会使得应用程序崩溃。

常见内存泄漏的原因

内存泄漏的几种情况:

一、全局变量

a = 10;   //未声明对象。  
global.b = 11; //全局变量引用 

这种比较简单的原因，全局变量直接挂在 root 对象上，不会被清除掉。 闭包

function out() {  
    const bigData = new Buffer(100);  
    inner = function () {  
        
    }  
} 

闭包会引用到父级函数中的变量，如果闭包未释放，就会导致内存泄漏。上面例子是 inner 直接挂在了 root 上，那么每次执行 out 函数所产生的 bigData 都不会释放，从而导致内存泄漏。 需要注意的是，这里举得例子只是简单的将引用挂在全局对象上，实际的业务情况可能是挂在某个可以从 root 追溯到的对象上导致的。

三、事件监听

Node.js 的事件监听也可能出现的内存泄漏。例如对同一个事件重复监听，忘记移除(removeListener)，将造成内存泄漏。这种情况很容易在复用对象上添加事件时出现，所以事件重复监听可能收到如下警告： emitter.setMaxListeners() to increase limit 复制代码例如，Node.js 中 Agent 的 keepAlive 为 true 时，可能造成的内存泄漏。当 Agent keepAlive 为 true 的时候，将会复用之前使用过的 socket，如果在 socket 上添加事件监听，忘记清除的话，因为 socket 的复用，将导致事件重复监听从而产生内存泄漏。 原理上与前一个添加事件监听的时候忘了清除是一样的。在使用 Node.js 的 http 模块时，不通过 keepAlive 复用是没有问题的，复用了以后就会可能产生内存泄漏。所以，你需要了解添加事件监听的对象的生命周期，并注意自行移除。

排查方法

想要定位内存泄漏，通常会有两种情况：

• 对于只要正常使用就可以重现的内存泄漏，这是很简单的情况只要在测试环境模拟就可以排查了。

• 对于偶然的内存泄漏，一般会与特殊的输入有关系。想稳定重现这种输入是很耗时的过程。如果不能通过代码的日志定位到这个特殊的输入，那么推荐去生产环境打印内存快照了。

• 需要注意的是，打印内存快照是很耗 CPU 的操作，可能会对线上业务造成影响。 快照工具推荐使用 heapdump 用来保存内存快照，使用 devtool 来查看内存快照。

• 使用 heapdump 保存内存快照时，只会有 Node.js 环境中的对象，不会受到干扰(如果使用 node-inspector 的话，快照中会有前端的变量干扰)。

PS：安装 heapdump 在某些 Node.js 版本上可能出错，建议使用 npm install heapdump -target=Node.js 版本来安装。

Buffer 模块

新的 Buffer 会占用 V8 分配的内存吗

不会，Buffer术语对外内存，不是 V8 分配的。

Buffer.alloc 和 Buffer.allocUnsafe 的区别

Buffer.allocUnsafe创建的 Buffer 实例的底层内存是未初始化的。 新创建的 Buffer 的内容是未知的，可能包含敏感数据。 使用 Buffer.alloc() 可以创建以零初始化的 Buffer 实例。

Buffer 的内存分配机制

为了高效的使用申请来的内存，Node采用了slab分配机制。slab是一种动态的内存管理机制。

Node以8kb为界限来来区分Buffer为大对象还是小对象，如果是小于8kb就是小Buffer，大于8kb就是大Buffer。 例如第一次分配一个1024字节的Buffer，Buffer.alloc(1024),那么这次分配就会用到一个slab，接着如果继续Buffer.alloc(1024),那么上一次用的slab的空间还没有用完，因为总共是8kb，1024+1024 = 2048个字节，没有8kb，所以就继续用这个slab给Buffer分配空间。

如果超过8kb，那么直接用 C++ 底层底层的 SlowBuffer 来给 Buffer 对象提供空间。

Buffer 乱码问题

例如一个份文件test.md里的内容如下：

床前明月光，疑是地上霜，举头望明月，低头思故乡

我们这样读取就会出现乱码：

var rs = require('fs').createReadStream('test.md', {highWaterMark: 11});
// 床前明???光，疑???地上霜，举头???明月，???头思故乡

一般情况下，只需要设置rs.setEncoding('utf8')即可解决乱码问题

webSocket

和传统的 http 有什么优势

• 客户端与服务器只需要一个TCP连接，比http长轮询使用更少的连接
• webSocket服务端可以推送数据到客户端
• 更轻量的协议头，减少数据传输量

webSocket协议升级是什么

首先，WebSocket连接必须由浏览器发起，因为请求协议是一个标准的HTTP请求，格式如下：

GET ws://localhost:3000/ws/chat HTTP/1.1
Host: localhost
Upgrade: websocket
Connection: Upgrade
Origin: http://localhost:3000
Sec-WebSocket-Key: client-random-string
Sec-WebSocket-Version: 13

该请求和普通的HTTP请求有几点不同：

• GET请求的地址不是类似/path/，而是以ws://开头的地址；
• 请求头Upgrade: websocket和Connection: Upgrade表示这个连接将要被转换为WebSocket连接；
• Sec-WebSocket-Key是用于标识这个连接，并非用于加密数据；
• Sec-WebSocket-Version指定了WebSocket的协议版本。

随后，服务器如果接受该请求，就会返回如下响应：

HTTP/1.1 101 Switching Protocols
Upgrade: websocket
Connection: Upgrade
Sec-WebSocket-Accept: server-random-string

该响应代码101表示本次连接的HTTP协议即将被更改，更改后的协议就是Upgrade: websocket指定的WebSocket协议。

https

https用哪些端口进行通信，这些端口分别有什么用

• 443端口用来验证服务器端和客户端的身份，比如验证证书的合法性
• 80端口用来传输数据（在验证身份合法的情况下，用来数据传输）

身份验证过程中会涉及到密钥， 对称加密，非对称加密，摘要的概念，请解释一下

• 密钥：密钥是一种参数，它是在明文转换为密文或将密文转换为明文的算法中输入的参数。密钥分为对称密钥与非对称密钥，分别应用在对称加密和非对称加密上。

• 对称加密：对称加密又叫做私钥加密，即信息的发送方和接收方使用同一个密钥去加密和解密数据。对称加密的特点是算法公开、加密和解密速度快，适合于对大数据量进行加密，常见的对称加密算法有DES、3DES、TDEA、Blowfish、RC5和IDEA。

• 非对称加密：非对称加密也叫做公钥加密。非对称加密与对称加密相比，其安全性更好。对称加密的通信双方使用相同的密钥，如果一方的密钥遭泄露，那么整个通信就会被破解。而非对称加密使用一对密钥，即公钥和私钥，且二者成对出现。私钥被自己保存，不能对外泄露。公钥指的是公共的密钥，任何人都可以获得该密钥。用公钥或私钥中的任何一个进行加密，用另一个进行解密。

• 摘要： 摘要算法又称哈希/散列算法。它通过一个函数，把任意长度的数据转换为一个长度固定的数据串（通常用16进制的字符串表示）。算法不可逆。

为什么需要 CA 机构对证书签名

如果不签名会存在中间人攻击的风险，签名之后保证了证书里的信息，比如公钥、服务器信息、企业信息等不被篡改，能够验证客户端和服务器端的“合法性”。

https验证身份也就是TSL/SSL身份验证的过程

进程通信

node 的多进程架构

面对node单线程对多核CPU使用不足的情况，Node提供了child_process模块，来实现进程的复制，node的多进程架构是主从模式。

var fork = require('child_process').fork;
var cpus = require('os').cpus();
for(var i = 0; i < cpus.length; i++){
    fork('./worker.js');
}

创建子进程的方法有哪些，有哪些区别

创建子进程的方法大致有：

• spawn()： 启动一个子进程来执行命令
• exec(): 启动一个子进程来执行命令，与spawn()不同的是其接口不同，它有一个回调函数获知子进程的状况
• execFlie(): 启动一个子进程来执行可执行文件
• fork(): 与spawn()类似，不同电在于它创建Node子进程需要执行js文件

区别

• spawn()与exec()、execFile()不同的是，后两者创建时可以指定timeout属性设置超时时间，一旦创建的进程超过设定的时间就会被杀死
• exec()与execFile()不同的是，exec()适合执行已有命令，execFile()适合执行文件。

spawn 第三个参数有 stdio 选项，有什么作用，默认值是什么

• 选项用于配置在父进程和子进程之间建立的管道。
• 默认情况下，子进程的 stdin、 stdout 和 stderr 会被重定向到 ChildProcess 对象上相应的 subprocess.stdin、subprocess.stdout 和 subprocess.stderr 流。
• 这相当于将 options.stdio 设置为 ['pipe', 'pipe', 'pipe']。

怎么实现 node 子进程被杀死后自动重启

在创建子进程的时候就让子进程监听 exit 事件，如果被杀死就重新 fork 一下

var createWorker = function(){
    var worker = fork(__dirname + 'worker.js')
    worker.on('exit', function(){
        console.log('Worker' + worker.pid + 'exited');
        // 如果退出就创建新的worker
        createWorker()
    })
}

怎么样限量重启，比如1分钟内最多重启5次，超过了就给运维发告警

• 思路大概是在创建worker的时候，就判断创建的这个worker是否在1分钟内重启次数超过5次
• 所以每一次创建worker的时候都要记录这个worker 创建时间，放入一个数组队列里面，每次创建worker都去取队列里前5条记录
• 如果这5条记录的时间间隔小于1分钟，就说明到了报警的时候了

如何实现进程间的状态共享，或者数据共享

可以用 kafka 之类的消息队列工具

中间件

• 最早use的中间件，就放在最外层。处理顺序从左到右，左边接收一个request，右边输出返回response
• 一般的中间件都会执行两次，调用next之前为第一次，调用next时把控制传递给下游的下一个中间件。当下游不再有中间件或者没有执行next函数时，就将依次恢复上游中间件的行为，让上游中间件执行next之后的代码

const Koa = require('koa')
const app = new Koa()
app.use((ctx, next) => {
    console.log(1)
    next()
    console.log(3)
})
app.use((ctx) => {
    console.log(2)
})
app.listen(3001)
// 执行结果是1=>2=>3

实现思路

// 注意其中的compose函数，这个函数是实现中间件洋葱模型的关键
// 场景模拟
// 异步 promise 模拟
const delay = async () => {
  return new Promise((resolve, reject) => {
    setTimeout(() => {
      resolve();
    }, 2000);
  });
}
// 中间间模拟
const fn1 = async (ctx, next) => {
  console.log(1);
  await next();
  console.log(2);
}
const fn2 = async (ctx, next) => {
  console.log(3);
  await delay();
  await next();
  console.log(4);
}
const fn3 = async (ctx, next) => {
  console.log(5);
}

const middlewares = [fn1, fn2, fn3];

// compose 实现洋葱模型
const compose = (middlewares, ctx) => {
  const dispatch = (i) => {
    let fn = middlewares[i];
    if(!fn){ return Promise.resolve() }
    return Promise.resolve(fn(ctx, () => {
      return dispatch(i+1);
    }));
  }
  return dispatch(0);
}

compose(middlewares, 1);

参考

• 从No.js看Node.js原理