Node.js의 GC(가비지 수집) 메커니즘에 대해 이야기해 보겠습니다.

Node는 어떻게 GC(가비지 수집)를 수행하나요? 다음 기사에서는 이에 대해 설명합니다.

GC, 가비지 컬렉션, 가비지 컬렉션. 프로그래밍에서는 일반적으로 필요하지 않은 데이터를 정기적으로 삭제하는 자동 메모리 재활용 메커니즘을 나타냅니다.

Node.js는 기본적으로 V8 엔진을 사용합니다. V8은 Google이 오픈소스로 제공하고 C++로 작성된 고성능 JavaScript 엔진입니다. [관련 튜토리얼 권장 사항: nodejs 비디오 튜토리얼]

Node.js 메모리는 주로 세 부분으로 나뉩니다.

• 코드 공간: 코드 세그먼트가 저장되는 곳

• 스택: 함수 호출에 의해 생성된 임시 변수 스택, 숫자, 문자열, 부울 값 및 객체 참조와 같은 일부 기본 유형의 경우(객체 자체가 아닌 주소가 저장됨)

• Heap: 객체와 같은 데이터를 저장합니다.

Heap 메모리

Node.js는 V8을 사용합니다. V8의 메모리 재활용 메커니즘을 설명하겠습니다.

우선 JS의 모든 객체는 힙 메모리에 저장됩니다. 프로세스가 생성되면 힙 메모리의 초기 크기가 할당되고 객체가 그 안에 배치됩니다.

객체가 점점 더 많아지면 힙 메모리가 충분하지 않게 되고 힙 메모리가 동적으로 확장됩니다. 최대 제한(현재 일반적으로 4GB)에 도달하면 힙 오버플로 오류가 발생하고 Node.js 프로세스가 종료됩니다.

신세대와 구세대

V8은 먼저 메모리를 두 부분, 즉 두 세대로 나눕니다.

• 젊은 세대: 짧은 생존 시간으로 일부 객체를 저장합니다.

• 구세대: 다음과 같은 객체를 저장합니다. 생존 시간이 길거나 영구적입니다.

새로운 세대는 매우 작으며 생존 시간이 짧은 일부 개체는 여기에 저장됩니다. 일반적으로 자주 재활용됩니다(예: 함수 호출 스택의 일부 임시 개체).

새로운 세대의 크기는 node --max-semi-space-size=SIZE index.js를 통해 MB 단위로 수정할 수 있습니다. node --max-semi-space-size=SIZE index.js 修改新生代的大小，单位为 MB。

另外，老生代则通过 --max-old-space-size=SIZE

또한 구세대는 --max-old-space-size=SIZE를 사용하여 신세대의 Scavenge 알고리즘을 설정합니다.

신세대는 Scavenge 알고리즘을 사용합니다. 복사 기반의 알고리즘.

신세대는 두 개의 공간으로 나누어집니다. 이 공간은 다음과 같습니다.

From space: 새로 선언된 개체가 여기에 배치됩니다.
To space: 재배치에 사용되는 공간
새로 선언된 객체는 From 공간에 배치됩니다. From 공간의 객체는 포인터를 통해 다음 객체에 가깝게 배열되므로 메모리에 대해 걱정할 필요가 없습니다. 분열.

소위 메모리 조각화는 고르지 않은 공간 할당을 의미하며 이로 인해 큰 개체에 들어갈 수 없는 작은 연속 공간이 많이 발생합니다.

From 공간이 거의 가득 차면 순회하여 활성 개체를 찾아 To 공간에 복사합니다. 이 시점에서 From 공간은 실제로 비어 있으며 From과 To의 ID를 바꿉니다.

일부 개체가 여러 번 복사되면 생존 시간이 더 긴 것으로 간주되어 이전 세대로 이동됩니다.

이 복사 기반 알고리즘의 장점은 메모리 조각화 문제를 매우 잘 처리할 수 있다는 것입니다. 단점은 이동 공간 위치로 일부 공간을 낭비한다는 것입니다. 또한 복사하는 데 시간이 많이 걸리기 때문입니다. 너무 큰 메모리 공간을 할당하는 데는 적합하지 않습니다. 보조 GC에 가깝습니다.

Mark-Sweep 및 Mark-Compact

구세대의 공간은 신세대의 공간보다 훨씬 큽니다. 여기에는 수명이 긴 개체가 포함되어 있으며 Mark-Sweep(마크 지우기) 알고리즘을 사용합니다.

먼저 마킹 단계입니다. 루트 세트(실행 스택 및 전역 개체)에서 액세스 가능한 모든 개체를 찾아 활성 개체로 표시합니다.

표시 후 지우기 단계입니다. 표시되지 않은 개체를 지우는 것은 실제로 메모리 주소를 사용 가능한 것으로 표시하는 것입니다.

이러한 접근 방식은

여유 메모리 공간 조각화

로 이어집니다. 큰 연속 개체를 생성하면 내려놓을 곳을 찾을 수 없게 됩니다. 이때 조각화된 활성 개체를 통합하려면 Mark-Compact(마크 압축)를 사용해야 합니다. Mark-Compact는 모든 활성 개체 복사본을 한쪽 끝으로 이동한 다음 경계의 다른 쪽은 사용 가능한 연속 메모리 전체 블록이 됩니다.

Mark-Sweep과 Mark-Compact는 시간이 오래 걸리고 JavaScript 스레드를 차단하는 점을 고려하여 일반적으로 한꺼번에 수행하지 않고 증분 마킹(Incremental Marking)을 사용합니다. 이는 간헐적으로 표시하고, 작은 단계를 수행하고, 가비지 수집과 애플리케이션 논리를 교대로 수행하는 것을 의미합니다.

또한 V8은 실행 효율성을 높이기 위해 병렬 마킹 및 병렬 청소도 수행합니다.

메모리 관련 정보 보기

process.memoryUsage 메소드를 통해 메모리 관련 정보를 얻을 수 있습니다.

process.memoryUsage();

출력 내용은 다음과 같습니다.

{
  rss: 35454976,
  heapTotal: 7127040,
  heapUsed: 5287088,
  external: 958852,
  arrayBuffers: 11314
}

Explanation

• rss: 코드 조각, 힙 메모리, 스택 등을 포함한 상주 세트 크기(상주 세트 크기)

• heapTotal: V8의 총 힙 메모리 크기;

• heapUsed: 점유된 힙 메모리

• external: V8 이외의 메모리 크기. 버퍼 데이터.

• arrayBuffers: external의 일부인 ArrayBuffer 및 SharedArrayBuffer와 관련된 메모리 크기입니다. ArrayBuffer 和 SharedArrayBuffer 相关的内存大小，属于 external 的一部分。

以上数字的单位都是字节。

测试最大内存限制

写一个脚本，用一个定时器，让一个数组不停地变大，并打印堆内存使用情况，直到内存溢出。

const format = function (bytes) {
  return (bytes / 1024 / 1024).toFixed(2) + " MB";
};

const printMemoryUsage = function () {
  const memoryUsage = process.memoryUsage();
  console.log(
    `heapTotal: ${format(memoryUsage.heapTotal)}, heapUsed: ${format(
      memoryUsage.heapUsed
    )}`
  );
};

const bigArray = [];
setInterval(function () {
  bigArray.push(new Array(20 * 1024 * 1024));
  printMemoryUsage();
}, 500);

需要特别注意的是，不要用 Buffer 做测试。

因为 Buffer 是 Node.js 特有的处理二进制的对象，它不是在 V8 中的实现的，是 Node.js 用 C++ 另外实现的，不通过 V8 分配内存，属于堆外内存。

我使用电脑是 macbook pro M1 Pro，Node.js 版本为 v16.17.0

위 숫자의 단위는 바이트입니다.

최대 메모리 한도 테스트

타이머를 사용하여 배열을 지속적으로 늘리고 메모리가 오버플로될 때까지 힙 메모리 사용량을 인쇄하는 스크립트를 작성하세요.

heapTotal: 164.81 MB, heapUsed: 163.93 MB
heapTotal: 325.83 MB, heapUsed: 323.79 MB
heapTotal: 488.59 MB, heapUsed: 483.84 MB
...
heapTotal: 4036.44 MB, heapUsed: 4003.37 MB
heapTotal: 4196.45 MB, heapUsed: 4163.29 MB

<--- Last few GCs --->

[28033:0x140008000]    17968 ms: Mark-sweep 4003.2 (4036.4) -> 4003.1 (4036.4) MB, 2233.8 / 0.0 ms  (average mu = 0.565, current mu = 0.310) allocation failure scavenge might not succeed
[28033:0x140008000]    19815 ms: Mark-sweep 4163.3 (4196.5) -> 4163.1 (4196.5) MB, 1780.3 / 0.0 ms  (average mu = 0.413, current mu = 0.036) allocation failure scavenge might not succeed


<--- JS stacktrace --->

FATAL ERROR: Reached heap limit Allocation failed - JavaScript heap out of memory
...

테스트용으로 Buffer를 사용하지 않도록 특별히 주의해야 합니다. Buffer는 Node.js 고유의 바이너리 객체이기 때문에 V8에서는 구현되지 않고 C++를 사용하여 Node.js에서 별도로 구현되며 오프힙 메모리에 속합니다. 🎜

🎜제가 사용하는 컴퓨터는 macbook pro M1 Pro이고, Node.js 버전은 v16.17.0, 사용된 V8 버전은 9.4.146.26-node.22입니다(프로세스를 통해). versions.v8 가져오기). 🎜🎜출력 결과는 다음과 같습니다(일부 중복 정보는 생략됨): 🎜rrreee🎜보시다시피 4000MB 이후 메모리 제한이 초과되고 힙 오버플로가 발생하며 프로세스가 종료됩니다. 내 컴퓨터에서 기본 최대 메모리는 4G입니다. 🎜🎜실제 최대 메모리는 실행 중인 머신과 관련이 있습니다. 머신의 메모리 크기가 2G인 경우 최대 메모리는 1.5G로 설정됩니다. 🎜🎜노드 관련 지식을 더 보려면 🎜nodejs 튜토리얼🎜을 방문하세요! 🎜

위 내용은 Node.js의 GC(가비지 수집) 메커니즘에 대해 이야기해 보겠습니다.의 상세 내용입니다. 자세한 내용은 PHP 중국어 웹사이트의 기타 관련 기사를 참조하세요!