Nodejs 应用编译构建提速建议

编译构建的整体过程

1. 拉取编译镜像

2. 拉取缓存镜像

3. 拉取项目源码

4. 挂载缓存目录

5. 执行编译命令(用户自定义)

6. 持久化缓存

7. 上传编译镜像

为什么在本地构建就快, 但编译机上很慢

在编辑机上每次的构建环境都是全新的, 完成一次构建比本地需要多一些步骤:

1. 现成的全局包缓存 VS 重新构建缓存: 咱可以先简单理解为咱使用 npm 的时候那个全局的缓存目录, 编辑机需要准备持久化的缓存的环境, 包括下载、挂载以重建缓存, 如果缓存内容过大, 时间也会相对更长, 本地构建直接使用了稳定的本地文件系统;

2. 增量安装依赖 VS 全量安装依赖: 本地不太经常需要执行 install 的过程, 即使需要, 也因为有持久的 node_modules 目录存在, 不需要全量安装, 但编辑机环境每次需要重新安装这个项目需要的所有依赖;

3. 增量构建 VS 全量构建: 本地构建默认会将构建缓存放到 node_modules 目录下, 第二次构建的时候这些构建就能被用起来, 使得后面的构建更快, 但这个构建的默认缓存位置在编辑机上不会被持久化, 也就是每次需要全量构建.

4. 网络环境: 有些依赖包安装依赖外部网络甚至海外网络, 本地的网络环境比较顺畅, 但编辑机的网络对与海外网的访问没有保证.

5. 难以利用的优势: 多核大内存, nodejs项目的构建, 大部分工作都在一个线程上执行了, 不好直接利用编译机的多核优势

6. 额外的步骤: 编译机需要下载镜像、制作并上传运行镜像、缓存内容持久化, 而本地一般只是产出包.

所以从以上角度入手, 我们可以基于这样的一些思路进行构建速度的优化:

1. 优化镜像大小;

2. 善用持久化缓存实现增量构建(编辑机会对 /cache/ 目录下的内容进行持久缓存)

3. 充分利用多核优势:

   比如 ts-loader 的类型校验就可以通过其它插件在单独的线程执行, eslint-loader 也支持多线程(但目前有bug, 不建议使用).

   再比如我们可以对项目的各功能模块解耦, 拆成多个构建同时进行。

4. 减少不必要的构建:

   比如合理配置 exclude 以精简构建文件范围;

   对于不常变动的文件, 拆出来一次构建, 下次复用.

5. 判断是否可能有其它方式去掉对外网依赖的包

如何分析构建速度

1. 检查 /cache/ 目录大小:
2. 在编译命令中加入:du -sh /cache, 通过构建日志查看目录大小
3. 在整体编译命令前后都加上date, 可以看自己项目的构建过程耗时, 即编译命令执行时间
4. 在主要的编译命令的每一行前面加上time, eg:time npm install可以看 install 过程的实际耗时, build 过程同理.
5. 对比整体构建时间(网页上直接显示的任务时间)与编译命令执行时间(末尾的 date 时间 - 开头的 date 时间), 如果整体时间超过编译命令执行时间很多(> 1min30s), 可能是 /cache/ 目录或镜像过大导致的。

以下为详情介绍:

使用更小的运行镜像

如果有较大的镜像, 建议联系运维进行优化.

善用持久缓存

缓存可以对应用构建带来提速的效果, 但如果缓存目录持续增长, 大到一定程度反倒可能让速度变慢.

了解缓存机制:

1. 缓存目录: /cache/

2. 默认行为: 对于 nodejs 的应用, 目前持久缓存会为 npm, pnpm 提供安装包的缓存, 以加快 npm install / pnpm install 的过程

3. 工作原理: 

    3.1 /cache/ 目录下的内容会构建成功后自动上传到服务器进行存储, 并在下次构建任务执行前进行挂载

    3.2 /cache/ 与 当前工作目录(即 './', 拉取的源码存放位置) 不在同一个文件系统(相当于是缓存在C盘而源码在D盘), pnpm install的行为将从 hark link回退为文件复制(硬链接的方式相对于大量小文件的拷贝, 速度要快很多)

    3.3 /cache/ 的工作涉及上传、下载过程, 如果过大也将会影响整个构建过程的速度

排除全局缓存对构建速度的影响

检查 /cache/ 的大小, 可以在编译命令中加入:du -sh /cache, 查看日志, 如果文件夹超过 1G(仅供参考), 建议咚咚联系行云部署(j-one)对应用缓存进行清理

解决缓存跨盘造成的性能损失

主要思路: 使源码与 /cache/ 处于同一个文件系统. 目前对于 pnpm 的应用推荐该方式.

原理: 使源码与 /cache/ 处于同一个文件系统, 这可以让 pnpm 的 hard link 方式生效, 相对于node_modules那些数以万计的小文件复制, 执行效率会得到可观的提升. 参考:Pnpm 是否可以跨多个驱动器或文件系统工作？

方式: 将当前工作目录的代码复制到 /cache/ 下再执行 install、build 命令.

参考命令:

    # 记下当前工作目录
    CUR_WORKSPACE=`pwd`
    # 存放源码
    # 咱统一用 /cache/source 放源码就好, 虽然也可以改成其它目录的名字
    mkdir -p /cache/source
    # 拷贝当前目录的代码, 到 /cache/source 下
    rsync -r ./ /cache/source --exclude=node_modules --exclude=.git
    # 切换 workspace
    cd  /cache/source
    ########## 这里替换成自己需要的内容  ###########
    # 执行 install
    pnpm i
    # 执行 build
    pnpm run build
    ########## 这里替换成自己需要的内容  ###########

    # 将构建结果拷贝到抽包地址
    ########## 如果不是 dist, 请根据需要换成其它目录, 就是你项目构建完生成的目标代码目录
    cp -r ./dist/* ${CUR_WORKSPACE}/.build
    # 删除不需要被缓存的文件
    cd ../ && rm -rf /cache/source

以上编译命令基于行云部署前端项目本身精简
请大家在理解原理、思路的基础上根据自身需要修改.

缓存构建结果

webpack 及其插件, 会对构建结果进行缓存. 我们可以利用 /cache/ 的持久化缓存来实现代码构建缓存. 其它构建工具也可以参考相关文档进行配置.

如果使用 webpack4 或依赖webpack4 的构建工具, 比如 @vue/cli-service 等, 通常会使用 cache-loader 对构建结果进行缓存, babel-loader 也会有自己的构建缓存, 但默认都放在 node_modules/.cache 目录下, 建议参考相关文档将 cache 目录设置为 /cache/build (或者其它 /cache/ 的子目录)

对于 webpack5, 自己就已经集成了 cache 功能, 可以删掉 cache-loader 等插件, 减少不必要的工作. 参考:webpack cache

如果是 monorepo 的应用, 还可以实现子项目级别的缓存, 比如使用nx进行monorepo 的管理, 则可以配置 NX_CACHE_DIRECTORY 来设置缓存地址, eg:

export NX_CACHE_DIRECTORY=/cache/jdos3-console-ui/.nx

eslint 也是一个很费时的操作, 它也支持缓存, 但默认不开启, 如果有需要也可以开启缓存, 但缓存策略需要使用 'content', 因为每次构建文件的 createTime 都会改变, metadata 的策略会失灵. 参考:eslint cache

通常我们需要同时兼容本地开发和行云部署的构建, 可以通过环境变量的方式实现, 以 webpack5 为例:

webpack5 的缓存配置:

{
    cache: {
        type: 'filesystem',
        profile: true,
        cacheDirectory: process.env.BUILD_CACHE_DIRECTORY,
        compression: 'gzip',
    },
}

同时在行云部署的编译命令中增加:

export BUILD_CACHE_DIRECTORY=/cache/.webpack

另一种利用缓存的思路: 缓存 node_modules

(编译团队提出了这种思路, 我目前没有进行相关尝试, 产品上针对该思路的通用解决方案在探索中)
主要思路: 模拟本地构建(本地构建会持久保留 node_modules目录)
收益:
1. 加速 install 的过程, 减少包的安装.
2. 利用代码构建缓存: webpack5 或 babel-loader 等一般会在 node_modules/.cache目录下存放构建缓存, 这也是很多应用本地构建较快的原因. 当然 .cache 目录会持续增长, 需要定时清理, 有兴趣大家可以看看本地的代码里是否有这个目录, 占多大空间.

参考命令:
大体上与上面 '解决缓存跨盘造成的性能损失' 过程相同, 只是最后rm 的过程保留 node_modules 目录, 以供下次使用

    ####### 与上面 解决缓存跨盘造成的性能损失 一致 #########
    # 记下当前工作目录
    CUR_WORKSPACE=`pwd`
    # 存放源码
    mkdir -p /cache/source
    # 拷贝当前目录代码到 /cache/ 下
    rsync -r ./ /cache/source --exclude=node_modules --exclude=.git
    # 切换 workspace
    cd  /cache/source
    # 执行 install
    npm i
    # 执行 build
    npm run build
    # 将构建结果拷贝到抽包地址
    cp -r ./dist/* ${CUR_WORKSPACE}/.build
    
    ####### 差异: 删除时排除 node_modules 目录 #########
    # 删除不需要被缓存的文件
    ls -A | grep -vE "^\.$|^\.\.$|^node_modules"|xargs rm -rf

减少源码

避免在 coding 中提交 node_modules 以及各种大的二进制文件

优化编译过程

优化依赖包安装的过程

1. 有些项目依赖了 image-minimizer-webpack-plugin, 这是一个用于压缩图片的工具, 该资源依赖的 cwebp-bin 等资源需要从海外的网站下载, 这个过程可能会很慢甚至失败. 如果可能, 建议直接提交压缩后的图片到代码库, 同时去掉对这个插件的引用.
2. 可以在编译命令前加上 time, 比如time pnpm install来观察这一步骤的耗时, 如果这一步骤很长, 可以看是否有可以去掉的依赖包, 或者禁用对可选依赖包的安装, 有时候升级构建工具也能使包依赖得到优化.

优化构建过程

1. 对于webpack构建的应用, 对 rules、plugin(如果支持) 检查是否正确设置了 exclude, 用以减少不必要的文件构建
2. 启用构建缓存(但缓存的持续增长还是需要关注, 缓存过大的问题后续可能从产品层面得以优化)
3. ts-loader 通常可以开启 transpileOnly: true, 并通过fork-ts-checker-webpack-plugin进行类型检查
4. eslint的优化, 可以对规则进行优化, 有些校验规则是非常耗时的, 但同时受益并不是很大, 可以考虑关闭. 具体可以这么做:

4.1 设置 __TIMING__环境变量, 可以启用对每个 eslint rule 的性能分析,export TIMING = 1;
4.2 在本地正常执行构建, 检测 eslint rule performance 的输出, 分析耗时较长的规则, 确认是否必要

补充:

• 关于eslint的多线程问题: 对eslint开启多线程之后会导致 build 过程发现的规则异常不能抛出, 导致规则实际会失效. 该问题参考Issue, 这个问题挺久了, 一直没有得到有效解决.
• 同时也可以考虑将 eslint 的校验作为 git hook 执行, 避免提交不规范的代码, 此时在 build 过程可以省略这一步骤.

5.代码 minify 的过程, 推荐使用 esbuild, 在webpack里面就可以配置.

{
   optimization: {
       minimize: true,
       minimizer: [
           new TerserPlugin({
               minify: TerserPlugin.esbuildMinify,
           }),
       ],
   }
}

6.对于不经常变动的部分, 建议提前编译, 或通过DllPlugin进行优化. 比如行云部署项目本身依赖 monaco editor, 但每次对它的源码进行构建很耗时, 所以直接将提前编译好的代码提交了, 后续直接用.

7.注意避免一个项目被 build 多次, 比如:
7.1 对于使用 vue-cli-service 的应用, v5.0.0-beta.0 开始, 可能会根据浏览器列表配置生成不同的包, 会导致多次构建
7.2 有一些项目需要微前端接入, 可能会为独立运行时、子应用模式采用不同的入口, 从而构建两次. 比如JModule的用户, 由于极早期 webpack-jmodule-plugin 的版本不能自定义入口文件, 通常会构建两次, 建议升级为最新的 @jmodule/plugin-webpack, 并且采用同一个入口文件构建一次.

8.如果是一个相对简单的应用, 可以考虑换其它构建工具, 比如 esbuild、swc, 编程语言带来的性能差异, 确实能形成降维打击.

9.如果可能, 分析项目代码间的依赖, 拆分为多个构建并行执行, 编译机的最大优势就是多核, 咱可以充分利用.

10.升级webpack以及其它构建插件, 通常也能带来一定程度的速度提升, 我们 jci 项目的编译就从升级中获得了一些受益.

补充:

1. webpack 的更多细节优化, 可以参考https://webpack.docschina.org/configuration/cache/
2. 同样这里也可以考虑在 build 命令前加 time, 比如time npm run build, 便于观察这一步的时间.
3. 还可以用 ‘speed-measure-webpack-plugin’ 对 webpack 的构建时长进行辅助分析.

前端构建的提速是一项比较复杂且细节的工程, 目前产品上在持续跟踪构建慢的应用, 努力优化编译速度, 但前端本身拥有一个比较自由的技术环境, 没有统一的构建工具与流程, 另外语言本身的执行效率、单线程的构建也不好让编译机发挥其最大能力, 所以目前全局的通用优化手段还是会比较局限, 还是依赖项目自身的优化. 希望大家一起努力共建美好的明天.

作者：京东科技 林光辉

内容来源：京东云开发者社区