为什么尝试写入大文件会导致js堆内存不足

Question

此代码

const file = require("fs").createWriteStream("./test.dat");
for(var i = 0; i < 1e7; i++){

    file.write("a");
}

运行约30秒后给出此错误消息

<--- Last few GCs --->

[47234:0x103001400]    27539 ms: Mark-sweep 1406.1 (1458.4) -> 1406.1 (1458.4) MB, 2641.4 / 0.0 ms  allocation failure GC in old space requested
[47234:0x103001400]    29526 ms: Mark-sweep 1406.1 (1458.4) -> 1406.1 (1438.9) MB, 1986.8 / 0.0 ms  last resort GC in old spacerequested
[47234:0x103001400]    32154 ms: Mark-sweep 1406.1 (1438.9) -> 1406.1 (1438.9) MB, 2628.3 / 0.0 ms  last resort GC in old spacerequested


<--- JS stacktrace --->

==== JS stack trace =========================================

Security context: 0x30f4a8e25ee1 <JSObject>
    1: /* anonymous */ [/Users/matthewschupack/dev/streamTests/1/write.js:~1] [pc=0x270efe213894](this=0x30f4e07ed2f1 <Object map = 0x30f4ede823b9>,exports=0x30f4e07ed2f1 <Object map = 0x30f4ede823b9>,require=0x30f4e07ed2a9 <JSFunction require (sfi = 0x30f493b410f1)>,module=0x30f4e07ed221 <Module map = 0x30f4edec1601>,__filename=0x30f493b47221 <String[49]: /Users/matthewschupack/dev/streamTests/...

FATAL ERROR: CALL_AND_RETRY_LAST Allocation failed - JavaScript heap out of memory
 1: node::Abort() [/usr/local/bin/node]
 2: node::FatalException(v8::Isolate*, v8::Local<v8::Value>, v8::Local<v8::Message>) [/usr/local/bin/node]
 3: v8::internal::V8::FatalProcessOutOfMemory(char const*, bool) [/usr/local/bin/node]
 4: v8::internal::Factory::NewFillerObject(int, bool, v8::internal::AllocationSpace) [/usr/local/bin/node]
 5: v8::internal::Runtime_AllocateInTargetSpace(int, v8::internal::Object**, v8::internal::Isolate*) [/usr/local/bin/node]
 6: 0x270efe08463d
 7: 0x270efe213894
 8: 0x270efe174048
[1]    47234 abort      node write.js

而这段代码

const file = require("fs").createWriteStream("./test.dat");
for(var i = 0; i < 1e6; i++){

    file.write("aaaaaaaaaa");//ten a's
}

几乎可以立即完美运行，并产生10MB的文件。据我了解，流的要点是两个版本应该在大约相同的时间内运行，因为数据是相同的。即使a每次迭代将s
的数量增加到100或1000，也几乎不会增加运行时间，并且写入1GB文件没有任何问题。在1e6次迭代中每次迭代编写一个字符也可以正常工作。

这里发生了什么？

Answer 1

发生内存不足错误是因为您没有等待drain事件的发出，而没有等待Node.js将缓冲所有写入的块，直到出现最大的内存使用量为止。

.write``false如果内部缓冲区大于highWaterMark默认值16384字节（16kb），将返回。在您的代码中，您没有处理的返回值.write，因此永远不会刷新缓冲区。

使用以下命令可以很容易地测试它： tail -f test.dat

执行脚本时，您会看到test.dat直到脚本完成为止都没有任何内容在写。

对于1e7缓冲区应清除610次。

1e7 / 16384 = 610

一种解决方案是检查.write返回值，如果false返回，请使用file.once('drain')包装在promise中的包，直到drain事件被发出为止。

注意： writable.writableHighWaterMark已在节点v9.3.0中添加

const file = require("fs").createWriteStream("./test.dat");

(async() => {

    for(let i = 0; i < 1e7; i++) {
        if(!file.write('a')) {
            // Will pause every 16384 iterations until `drain` is emitted
            await new Promise(resolve => file.once('drain', resolve));
        }
    }
})();

现在，如果您这样做，tail -f test.dat您将看到脚本仍在运行时如何写入数据。

关于为什么出现1e7而不是1e6的内存问题的原因，我们必须研究一下Node.Js如何进行缓冲，这发生在writeOrBuffer函数中。

此示例代码将使我们对内存使用情况有一个大概的估计：

const count = Number(process.argv[2]) || 1e6;
const state = {};

function nop() {}

const buffer = (data) => {
    const last = state.lastBufferedRequest;
    state.lastBufferedRequest = {
      chunk: Buffer.from(data),
      encoding: 'buffer',
      isBuf: true,
      callback: nop,
      next: null
    };

    if(last)
      last.next = state.lastBufferedRequest;
    else
      state.bufferedRequest = state.lastBufferedRequest;

    state.bufferedRequestCount += 1;
}

const start = process.memoryUsage().heapUsed;
for(let i = 0; i < count; i++) {
    buffer('a');
}
const used = (process.memoryUsage().heapUsed - start) / 1024 / 1024;
console.log(`${Math.round(used * 100) / 100} MB`);

执行时：

// node memory.js <count>
1e4: 1.98 MB
1e5: 16.75 MB
1e6: 160 MB
5e6: 801.74 MB
8e6: 1282.22 MB
9e6: 1442.22 MB - Out of memory
1e7: 1602.97 MB - Out of memory

因此，每个对象都使用~0.16 kb，并且在writes不等待drain事件的情况下执行1e7时，您的内存中就有1000万个对象（公平地说，它在达到10M之前就崩溃了）

不管使用单个a还是1000，存储的增加都可以忽略不计。

您可以使用--max_old_space_size={MB}flag 来增加节点使用的最大内存
（当然这不是解决方案，仅用于检查内存消耗而不使脚本崩溃） ：

node --max_old_space_size=4096 memory.js 1e7

更新 ：我在内存片段上犯了一个错误，导致内存使用量增加了30％。我正在为每个.writeNode重用nop回调创建一个新的回调。

更新二

如果您始终写入相同的值（在实际情况下是可疑的），则可以通过每次传递相同的缓冲区来 大大 减少内存使用和执行时间：

const buf = Buffer.from('a');
for(let i = 0; i < 1e7; i++) {
    if(!file.write(buf)) {
        // Will pause every 16384 iterations until `drain` is emitted
        await new Promise(resolve => file.once('drain', resolve));
    }
}