Ubuntu上Node.js项目如何进行性能监控

Ubuntu上Node.js项目性能监控的综合方案
在Ubuntu环境下，监控Node.js项目的性能需覆盖进程状态、资源使用、应用指标、日志分析及可视化等多个维度。以下是具体方法及工具推荐：

1. 进程管理与实时监控（PM2）

PM2是Node.js最流行的进程管理工具，内置监控功能，可实时跟踪应用的CPU、内存使用情况及运行状态。

• 安装与启动：通过npm全局安装PM2，启动应用时添加--name参数指定名称（便于识别），--watch参数开启文件变动自动重启。

  sudo npm install pm2 -g
  pm2 start app.js --name "my-node-app" --watch
  

• 实时监控：使用pm2 monit命令打开交互式界面，查看应用的CPU、内存占用趋势，以及日志输出（支持实时滚动）。
• 状态查看：通过pm2 status命令获取应用的运行状态（在线/停止）、进程ID、重启次数等信息。

2. 系统级资源监控

通过Ubuntu自带的命令行工具，快速查看系统资源使用情况，定位Node.js应用对系统的影响。

• 实时进程监控：top（动态显示进程CPU/内存占用，按M键按内存排序，P键按CPU排序）、htop（增强版top，支持颜色显示和鼠标操作，需安装：sudo apt install htop）。
• 系统资源统计：vmstat 1（每秒刷新一次，显示内存、进程、CPU、磁盘I/O等统计信息）、iostat -x 1（查看磁盘I/O详细情况，需安装sysstat包）、free -h（查看内存使用情况，以GB/MB为单位）、df -h（查看磁盘空间占用）。

3. 应用性能指标监控（Prometheus + Grafana）

通过指标采集+可视化的方式，全面监控应用的请求率、延迟、错误率等性能指标。

• 安装Prometheus客户端：在Node.js项目中安装prom-client库，用于定义和暴露指标。

  npm install prom-client
  

• 定义指标：在应用中创建直方图（记录请求持续时间）、计数器（记录请求总数）、 gauge（记录活跃请求数）等指标。

  const client = require('prom-client');
  
  const httpRequestDuration = new client.Histogram({
  
    name: 'http_request_duration_ms',
    help: 'Duration of HTTP requests in ms',
    labelNames: ['method', 'route', 'code'],
    buckets: [0.1, 5, 15, 50, 100, 200, 300, 400, 500] // 定义时间桶
  }
      );
      
  

• 暴露指标端点：创建/metrics路由，返回Prometheus格式的指标数据。

  app.get('/metrics', async (req, res) =>
   {
      
    res.set('Content-Type', client.register.contentType);
      
    res.end(await client.register.metrics());
  
  }
      );
      
  

• 配置Prometheus抓取：编辑Prometheus的prometheus.yml文件，添加Node.js应用的抓取目标（替换为实际IP和端口）。

  scrape_configs:
    - job_name: 'node-app'
      static_configs:
        - targets: ['192.168.1.100:3000'] # Node.js应用的/metrics端点地址
  

• 可视化（Grafana）：安装Grafana（sudo apt install grafana），添加Prometheus作为数据源，创建仪表板展示请求率、延迟分布、错误率等图表。

4. 日志管理与分析

日志是排查性能问题的关键，需结构化记录并集中管理。

• 结构化日志记录：使用winston库记录JSON格式日志，包含时间戳、日志级别、消息等信息。

  const winston = require('winston');
  
  const logger = winston.createLogger({
  
    level: 'info',
    format: winston.format.json(),
    transports: [
      new winston.transports.Console(),
      new winston.transports.File({
   filename: 'error.log', level: 'error' }
  ),
      new winston.transports.File({
   filename: 'combined.log' }
  )
    ]
  }
      );
  
  logger.info('Application started', {
   port: 3000 }
      );
  
  logger.error('Database connection failed', {
   error: err.message }
      );
      
  

• 实时日志查看：使用tail -f combined.log命令实时跟踪日志文件，或通过pm2 logs my-node-app查看PM2管理的应用日志。
• 集中式日志管理：对于生产环境，可使用ELK Stack（Elasticsearch+Logstash+Kibana）或Graylog，将日志集中存储并分析，快速定位错误和性能瓶颈。

5. 内存泄漏分析与调试

内存泄漏是Node.js应用常见的性能问题，需通过工具捕获堆内存快照进行分析。

• 生成堆快照：使用heapdump库，在需要时生成堆内存快照文件（.heapsnapshot）。

  const heapdump = require('heapdump');
      
  // 手动触发生成快照（可通过API或信号触发）
  app.get('/generate-heapdump', (req, res) =>
   {
  
    const filename = `/tmp/heapdump-${
  Date.now()}
      .heapsnapshot`;
      
    heapdump.writeSnapshot(filename, (err) =>
   {
      
      if (err) console.error(err);
  
      else res.send(`Heap dump saved to ${
  filename}
      `);
  
    }
      );
  
  }
      );
      
  

• 分析堆快照：将生成的.heapsnapshot文件下载到本地，通过Chrome DevTools的Memory面板加载，查看内存占用TOP对象、引用链，定位泄漏源头。

6. 内置模块监控

利用Node.js内置模块，快速获取应用的基本性能信息。

• 内存使用情况：通过process.memoryUsage()获取堆内存、RSS（常驻内存集）等信息。

  console.log(process.memoryUsage());
  
  // 输出示例：{
   rss: 12345678, heapTotal: 9876543, heapUsed: 5432100, external: 123456 }
      
  

• CPU使用时间：通过process.cpuUsage()获取进程的CPU时间（用户态+内核态）。

  console.log(process.cpuUsage());
  
  // 输出示例：{
   user: 12345, system: 6789 }
       （单位：微秒）
  

• 性能时间戳：通过process.hrtime()获取高精度时间戳，用于计算代码块的执行时间。

  const start = process.hrtime();
      
  // 执行某段代码...
  const diff = process.hrtime(start);
  
  console.log(`Execution time: ${
  diff[0]}
  s ${
  diff[1]/1e6}
      ms`);
      
  

以上方案覆盖了Ubuntu环境下Node.js项目性能监控的全流程，可根据项目规模（如小型项目用PM2+内置模块，大型项目用Prometheus+Grafana）选择合适的工具组合。

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