记一次 Node.js 应用内存暴涨分析

let sandbox = {    fibonacci: fibonacci,    number: 10  };    http.createServer(function server (req, res) {    vm.runInNewContext('a = fibonacci(number)', sandbox);    res.end();  }).listen(8999, '127.0.0.1');

class ContextifyContext {    ...    Persistent<Object> sandbox_;    Persistent<Context> context_;    Persistent<Object> proxy_global_;    ...    public:      explicit ContextifyContext(Environment* env, Local<Object> sandbox) {        ...             sandbox_.MarkIndependent();        ...        context_.MarkIndependent();        ...        proxy_global_.MarkIndependent();        ...      }      ...  }

它里面有三个被声明成 Persistent 类型的变量，重点就在这里。

在 V8 中，有三种概念， Handle 、 Local 、 Persistent 。所有 JavaScript 数据都是有 GC 管理的。JavaScript 中的变量在 C++ 层面都是和 Handle 对应的，可以把它理解成一个普通的指针，用来指向数据的内存位置。而 Local 可以看做一个实际存储数据的空间，拥有 new 方法，当它 new 出来后，无论是否有变量接收，都会存在于 HandleScope 中。 HandleScope 可以理解成一个管理和回收 Handle 的东西。所以，一个 Local 可以有多个 Handle 指向。而 HandleScope 类似于函数的作用域，它管理着 Handle 和 Local，一旦 HandleScope 退出，其上的 Handle 和 Local 就会被释放掉，可以联系 JavaScript 中的函数作用域来理解。

如同 JavaScript 中的闭包一样，我们有时会需要一种在函数退出后依然存在的变量，这就是 Persistent 类型，它不由 HandleScope 管理，只要没有手动释放，它就一直可以被使用。可以简单用堆和栈的概念来理解，Persistent 是堆变量，HandleScope 是栈，Local 是栈变量，而 Handle 是一种引用。

对于 Persistent 类型变量，除了手动调用 Dispose() 释放外，V8 还提供了一种自动的，依赖 GC 的释放方式，就是 Weak Callback + MarkIndependent 的组合，显然，Node.js 就是使用的这种。这种方式的优势在于自动化，不用开发者去管理这部分内存，但是过分的依赖 GC，难免会产生各种各样的问题，比如：内存释放不及时，占用过多系统资源等。

要知道，GC 并不是实时的，它是需要程序停下来一段时间来让它来进行回收操作的，如果程序一直在运行，那么 GC 操作就会被延后，直到它觉得必需要运行的时候。这样，会造成要释放资源的积压。如果频繁执行 GC，则会影响程序的运行效率。

而且， Weak Callback 的执行是由 GC 决定的，一般是在 Full GC 前后。比较过分的是，GC 不保证一定会调用这个回调。。。

另外，在上述的场景中，通过试验，可以做这样的猜想：因为 old space 默认大小为 1G，而我们看到在 1000 次执行完后，old space 才 800M 左右，没有达到阈值，所以 V8 并不会处理这部分的内存占用。当我们把 old space 设为 200M 时，其值稳定在 180M 左右，可以大体印证这个猜想。

综上，问题的根源找到了。每次请求回调里都会创建一个新的 sandbox，并且它不能在使用完后立即释放，于是就形成很多无用的 Persistent Handle，堆积在内存中，导致内存占用暴涨。而且，它们的释放主要依赖于 MarkSweep，执行频率不高，所以占用释放很慢。可以想象，在一个高 QPS 的应用下，内存基本上是只增不降的，一点点被蚕食干净。

解决问题

问题既然找到了，那么就来看下如何解决。

方案一

把 sandbox 在回调外面声明，减少重复 contextify。因为脚本运行所需要的 context 对象实际上就是 sandbox 对象，只是在底层标识了一下（_contextifyHidden），这一点在 MakeContext 函数中以及获取 vm 里的返回值时可以看出来，所以修改 sandbox 的值即可以实现传递不同参数的效果。

let sandbox = {    fibonacci: fibonacci,    number: 10  };    http.createServer(function(req, res) {    // 传递不同的值    sandbox.number = Math.floor(Math.random() * 20);    vm.runInNewContext('a = fibonacci(number)', sandbox);    res.end();  }).listen(8999, '127.0.0.1');

const code = 'a = fibonacci(number)';  const script = new vm.Script(code);  let sandbox = {    fibonacci: fibonacci,    number: 10  };  let ctx = vm.createContext(sandbox);    http.createServer(function(req, res) {    sandbox.number = Math.floor(Math.random() * 20);    script.runInContext(ctx);    res.end();  }).listen(8999, '127.0.0.1');

npm install profiler  node --prof xxx.js

npm install tick  node-tick-processor xxxx-v8.log

npm install heapdump

var heapdump = require('heapdump');

kill -USR2 <pid>