Вчера выступила с докладом про нативные модули (или native addons) в Node.js. Это расширения, написанные на C/C++, которые обеспечивают доступ к высокопроизводительным или низкоуровневым функциям, недоступным на чистом JavaScript.

По традиции, делюсь ссылкой на полезные материалы и приклыдываю свои слайды:
👉 Материалы на github
(в презентации много графиков с бенчмарками, а в материалах исходный код для них)

Если у вас есть вопросы по этой теме — пишите мне в личку @startpoint_forl, в сообщения этого канала или в комментарии под этим постом.
Также можете просто поставить реакцию, мне будет очень приятно)

А теперь — пост про то, что не влезло в доклад о нативных модулях: связь Node.js и C++, обработку исключений внутри модулей, команды для компиляции и работу с памятью.

Ещё немного про нативные модули в Node.js

Ну а я уже думаю над темами следующих интересных статей и докладов для вас. Будем копать глубже!)

В одной из частей цикла про V8 я рассказывала, почему важно сохранять массивы однородными и без «дыр» — тогда движок может их эффективнее оптимизировать.

В блоге V8 есть отличная статья, где показано, как можно посмотреть, какой тип элементов сейчас у массива и от чего он меняется. Ниже — краткий гайд, как повторить это у себя локально.

Нам понадобится отладочная (debug) сборка V8 — с ней можно смотреть не только на типы элементов, но и, например, как движок оптимизирует или деоптимизирует код.

1. Сначала ставим depot_tools, чтобы получить утилиту gclient.
2. Потом по инструкции из документации подтягиваем исходники V8.
На macOS важно: если у вас установлены только XCode Command Line Tools, их нужно удалить и поставить полноценный XCode. Подробности — здесь.
3. Дальше собираем движок:

gclient sync
cd /path/to/v8
git pull && gclient sync
tools/dev/gm.py arm64.debug  # debug-сборка для arm на macOS

У меня сборка шла очень долго, поэтому лучше сразу собирать правильную версию (release или debug). Debug-версия обладает бОльшими возможностями для логирования разной информации.

После сборки можно запустить движок в REPL-режиме:

v8/out/arm64.debug/d8 --allow-natives-syntax

Флаг --allow-natives-syntax позволяет использовать специальные отладочные функции, такие как %DebugPrint(array):

d8> const array = [1, 2, 3]; %DebugPrint(array);

Пример вывода:

DebugPrint: 0x2dcc00389c0d: [JSArray]
 - map: 0x2dcc0005b7d1 <Map[16](PACKED_SMI_ELEMENTS)> [FastProperties]
 - prototype: 0x2dcc0005b7f9 <JSArray[0]>
 - elements: 0x2dcc0006ca25 <FixedArray[3]> [PACKED_SMI_ELEMENTS (COW)]
 - length: 3
 - properties: 0x2dcc000007bd <FixedArray[0]>
.....

Можно и просто передать файл с кодом:

v8/out/arm64.debug/d8 --allow-natives-syntax ~/Documents/all-examples/v8/test.js

А если добавить флаг --trace-elements-transitions, то движок будет печатать все изменения типа:

// test2.js
const array = [1, 2, 3];
array[3] = 4.56;

v8/out/arm64.debug/d8 --trace-elements-transitions ~/Documents/all-examples/v8/test2.js 

Результат:

elements transition [PACKED_SMI_ELEMENTS -> PACKED_DOUBLE_ELEMENTS] in ~+15 at test2.js:1 for 0x2cf600389c45 <JSArray[3]> from 0x2cf60006ca0d <FixedArray[3]> to 0x2cf600389c55 <FixedDoubleArray[22]>

Дальше можно экспериментировать: добавлять в массив undefined, -0, пропущенные индексы — и смотреть, как V8 сразу меняет внутренний тип. Это наглядный способ понять, как движок анализирует наш код и почему иногда одно лишнее значение или неправильная инициализация может замедлить выполнение.

Как можно профилировать память в Node.js?

Один из базовых способов — heap snapshot через Chrome DevTools. Для этого нужно запустить Node с флагом --inspect: node --inspect app.js.
После запуска можно открыть в браузере chrome://inspect и подключиться к процессу в DevTools и на вкладке Memory снять снимок кучи. Он показывает, какие объекты занимают память.

Если же мы хотим отслеживать метрики памяти в реальном времени, то можно сделать это с помощью PerformanceObserver. Он слушает события, создаваемые системой perf_hooks. Например, можно смотреть, как растёт heap и когда происходят сборки мусора:

import { PerformanceObserver, performance } from 'node:perf_hooks';

const obs = new PerformanceObserver((items) => {
  for (const entry of items.getEntries()) {
    console.log(`[${entry.entryType}]`, entry.name, entry.duration.toFixed(2), 'ms');
  }
});

obs.observe({ entryTypes: ['gc'] });

Если нужно больше деталей о работе V8 и нет времени писать лишний код, можно просто запустить процесс с флагом --trace_gc: node --trace_gc app.js.
В консоли появятся строки вроде:

[89452:0xa81400000]     3103 ms: Scavenge 18.9 (27.7) -> 18.7 (50.7) MB, pooled: 0 MB, 4.29 / 0.00 ms  (average mu = 1.000, current mu = 1.000) allocation failure;

Здесь видно тип сборки мусора, её длительность и изменение размера кучи.

Ну а самый простой и быстрый способ получить обзор текущего состояния, и, скорей всего, вы про него уже не раз слышали — метод process.memoryUsage. Он возвращает данные по основным сегментам памяти:

const mem = process.memoryUsage();
console.log(`Heap used: ${(mem.heapUsed / 1024 / 1024).toFixed(2)} MB`);
console.log(`RSS: ${(mem.rss / 1024 / 1024).toFixed(2)} MB\n`);