Linux Node.js 如何进行网络优化 - 问答

系统级配置优化

调整文件描述符限制：Node.js处理高并发需大量文件描述符，临时增加可通过ulimit -n 65535命令，永久生效则编辑/etc/security/limits.conf，添加* soft nofile 65535和* hard nofile 65535。
优化内核网络参数：编辑/etc/sysctl.conf，添加/修改以下参数以提升TCP连接性能：net.core.somaxconn = 65535（监听队列大小）、net.ipv4.tcp_max_syn_backlog = 65535（SYN队列大小）、net.ipv4.tcp_tw_reuse = 1（TCP连接复用）、net.ipv4.tcp_fin_timeout = 30（连接关闭超时）。执行sysctl -p使配置生效。
使用高性能网络设备：采用SSD替代HDD提升I/O性能，确保服务器网络带宽充足，减少延迟和丢包。

Node.js运行时优化

启用集群模式：利用cluster模块创建多个工作进程，充分利用多核CPU。主进程通过cluster.fork() fork子进程，子进程共享端口处理请求。示例代码：
```
const cluster = require('cluster');
const numCPUs = require('os').cpus().length;
if (cluster.isMaster) {
  for (let i = 0; i < numCPUs; i++) cluster.fork();
} else {
  require('./server').listen(3000); // 工作进程启动服务器
}
```
8核服务器上，集群模式可使QPS从单进程的8000提升至42000（需注意会话一致性，用Redis存储session）。
调整内存限制：通过--max-old-space-size参数增大Node.js老生代内存上限，避免内存溢出。例如：node --max-old-space-size=4096 app.js（设置为4GB）。
使用进程管理器：采用PM2管理Node.js进程，支持负载均衡、自动重启、日志管理等功能。启动命令：pm2 start app.js -i max（根据CPU核心数自动创建进程）。

应用层代码优化

异步编程：优先使用async/await或Promise替代回调函数，避免阻塞事件循环。例如，用fs.promises.readFile()替代fs.readFileSync()处理文件读取。

流处理：处理大文件（如上传/下载）时使用流（Stream），减少内存占用。示例：

const fs = require('fs');
const readStream = fs.createReadStream('largefile.txt');
const writeStream = fs.createWriteStream('output.txt');
readStream.pipe(writeStream); // 流式传输

缓存策略：使用Redis或node-cache缓存频繁访问的数据（如数据库查询结果、静态资源），减少重复计算和网络请求。例如，Redis缓存商品详情，设置随机过期时间避免雪崩：

const redis = require('redis');
const client = redis.createClient();
async function getProduct(id) {
  const cacheKey = `product:${id}`;
  const cached = await client.get(cacheKey);
  if (cached) return JSON.parse(cached);
  const data = await db.query('SELECT * FROM products WHERE id = ?', [id]);
  await client.setex(cacheKey, 3600 + Math.random() * 300, JSON.stringify(data)); // 1小时内随机过期
  return data;
}

数据库优化：使用连接池（如pg-pool for PostgreSQL）复用数据库连接，避免频繁建立/断开连接；为常用查询字段创建索引，优化SQL语句（如避免SELECT *）。

反向代理与负载均衡

使用Nginx反向代理：Nginx处理静态文件缓存、SSL/TLS卸载和负载均衡，减轻Node.js服务器负担。配置示例：

server {
  listen 80;
  server_name example.com;
  location /static/ {
    root /var/www/static; // 静态文件目录
    expires 30d; // 缓存30天
  }
  location / {
    proxy_pass http://node_backend; // 转发到Node.js集群
    proxy_http_version 1.1;
    proxy_set_header Upgrade $http_upgrade;
    proxy_set_header Connection 'upgrade';
    proxy_set_header Host $host;
    proxy_cache_bypass $http_upgrade;
  }
}
upstream node_backend {
  least_conn; // 最少连接算法
  server 127.0.0.1:3000;
  server 127.0.0.1:3001;
}

负载均衡策略：通过Nginx的least_conn（最少连接）或round-robin（轮询）算法分发请求，避免单个Node.js进程过载。加权最少连接算法可优化不同性能服务器的负载分配。

网络协议与传输优化

启用HTTP/2：HTTP/2的多路复用、头部压缩特性可减少延迟，提升传输效率。使用http2模块创建服务器：

const http2 = require('http2');
const fs = require('fs');
const server = http2.createSecureServer({
  key: fs.readFileSync('server.key'),
  cert: fs.readFileSync('server.crt')
});
server.on('stream', (stream, headers) => {
  stream.respond({ ':status': 200, 'content-type': 'text/html' });
  stream.end('<h1>Hello HTTP/2</h1>');
});
server.listen(443);

启用TCP快速打开（TFO）：通过net.ipv4.tcp_fastopen = 3参数启用TFO，减少TCP握手延迟（需Linux内核≥3.7）。

监控与调优

性能分析：使用Node.js内置的perf_hooks模块或Chrome DevTools的Memory面板分析内存泄漏（如闭包导致的内存未释放）；使用artillery进行负载测试，模拟高并发场景，获取P95延迟、吞吐量等指标。
实时监控：通过Prometheus+Grafana搭建监控看板，监控CPU、内存、请求延迟、错误率等指标；设置告警阈值（如CPU使用率>85%持续5分钟），及时发现性能瓶颈。

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