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Windpicker-owo 4e2b598164 feat(cache): 提升内存管理与监控能力

- 在CacheManager中添加健康监控系统，并提供详细的内存统计信息
- 使用新的memory_utils模块实现精确的内存估算
- 添加基于大小的缓存条目限制，以防止过大项目
- 通过去重内存计算优化缓存统计
- 在MultiLevelCache中添加过期条目的自动清理功能
- 增强批处理调度器缓存功能，支持LRU驱逐策略和内存追踪
- 更新配置以支持最大项目大小限制
- 添加全面的内存分析文档和工具

重大变更：CacheManager 的默认 TTL 参数现改为 None 而非 3600。数据库兼容层默认禁用缓存，以防止旧版代码过度使用缓存。

2025-11-03 15:18:00 +08:00

13 KiB

Raw Blame History

Bot 内存分析工具使用指南

一个统一的内存诊断工具，提供进程监控、对象分析和数据可视化功能。

🚀 快速开始

提示: 建议使用虚拟环境运行脚本（.\.venv\Scripts\python.exe）

# 查看帮助
.\.venv\Scripts\python.exe scripts/memory_profiler.py --help

# 进程监控模式（最简单）
.\.venv\Scripts\python.exe scripts/memory_profiler.py --monitor

# 对象分析模式（深度分析）
.\.venv\Scripts\python.exe scripts/memory_profiler.py --objects --output memory_data.txt

# 可视化模式（生成图表）
.\.venv\Scripts\python.exe scripts/memory_profiler.py --visualize --input memory_data.txt.jsonl

或者使用简短命令（如果你的系统 python 已指向虚拟环境）:

python scripts/memory_profiler.py --monitor

📦 依赖安装

# 基础功能（进程监控）
pip install psutil

# 对象分析功能
pip install pympler

# 可视化功能
pip install matplotlib

# 一次性安装全部
pip install psutil pympler matplotlib

🔧 三种模式详解

1. 进程监控模式 (--monitor)

用途: 从外部监控 bot 进程的总内存、子进程情况

特点:

✅ 自动启动 bot.py（使用虚拟环境）
✅ 实时显示进程内存（RSS、VMS）
✅ 列出所有子进程及其内存占用
✅ 显示 bot 输出日志
✅ 自动保存监控历史

使用示例:

# 基础用法
python scripts/memory_profiler.py --monitor

# 自定义监控间隔（10秒）
python scripts/memory_profiler.py --monitor --interval 10

# 简写
python scripts/memory_profiler.py -m -i 5

输出示例:

================================================================================
检查点 #1 - 14:23:15
Bot 进程 (PID: 12345)
  RSS: 45.82 MB
  VMS: 12.34 MB
  占比: 0.25%
  子进程: 2 个
  子进程内存: 723.64 MB
  总内存: 769.46 MB

  📋 子进程详情:
    [1] PID 12346: python.exe - 520.15 MB
        命令: python.exe -m chromadb.server ...
    [2] PID 12347: python.exe - 203.49 MB
        命令: python.exe -m uvicorn ...
================================================================================

保存位置: data/memory_diagnostics/process_monitor_<timestamp>_pid<PID>.txt

2. 对象分析模式 (--objects)

用途: 在 bot 进程内部统计所有 Python 对象的内存占用

特点:

✅ 统计所有对象类型（dict、list、str、AsyncOpenAI 等）
✅ 按模块统计内存占用（新增） - 显示哪个模块占用最多内存
✅ 包含所有线程的对象
✅ 显示对象变化（diff）
✅ 线程信息和 GC 统计
✅ 保存 JSONL 数据用于可视化

使用示例:

# 基础用法（推荐指定输出文件）
python scripts/memory_profiler.py --objects --output memory_data.txt

# 自定义参数
python scripts/memory_profiler.py --objects \
    --interval 10 \
    --output memory_data.txt \
    --object-limit 30

# 简写
python scripts/memory_profiler.py -o -i 10 --output data.txt -l 30

输出示例:

================================================================================
🔍 对象级内存分析 #1 - 14:25:30
================================================================================

📦 对象统计 (前 20 个类型):

类型                                                  数量           总大小
--------------------------------------------------------------------------------
<class 'dict'>                                     125,843         45.23 MB
<class 'str'>                                      234,567         23.45 MB
<class 'list'>                                      56,789         12.34 MB
<class 'tuple'>                                     89,012          8.90 MB
<class 'openai.resources.chat.completions'>            12          5.67 MB
...

📚 模块内存占用 (前 20 个模块):

模块名                                               对象数             总内存
--------------------------------------------------------------------------------
builtins                                         169,144        26.20 MB
src                                               12,345         5.67 MB
openai                                             3,456         2.34 MB
chromadb                                           2,345         1.89 MB
...

  总模块数: 85

🧵 线程信息 (8 个):
  [1] ✓ MainThread
  [2] ✓ AsyncOpenAIClient (守护)
  [3] ✓ ChromaDBWorker (守护)
  ...

🗑️  垃圾回收:
  代 0: 1,234 次
  代 1: 56 次
  代 2: 3 次
  追踪对象: 456,789

📊 总对象数: 567,890
================================================================================

每 3 次迭代会显示对象变化:

📈 对象变化分析:
--------------------------------------------------------------------------------
                types |   # objects |   total size
==================== | =========== | ============
            <class 'dict'> |      +1234 |    +1.23 MB
             <class 'str'> |       +567 |   +0.56 MB
...
--------------------------------------------------------------------------------

保存位置:

文本: <output>.txt
结构化数据: <output>.txt.jsonl

3. 可视化模式 (--visualize)

用途: 将对象分析模式生成的 JSONL 数据绘制成图表

特点:

✅ 显示对象类型随时间的内存变化
✅ 自动选择内存占用最高的 N 个类型
✅ 生成高清 PNG 图表

使用示例:

# 基础用法
python scripts/memory_profiler.py --visualize \
    --input memory_data.txt.jsonl

# 自定义参数
python scripts/memory_profiler.py --visualize \
    --input memory_data.txt.jsonl \
    --top 15 \
    --plot-output my_plot.png

# 简写
python scripts/memory_profiler.py -v -i data.txt.jsonl -t 15

输出: PNG 图像，展示前 N 个对象类型的内存占用随时间的变化曲线

保存位置: 默认 memory_analysis_plot.png，可通过 --plot-output 指定

💡 使用场景

场景	推荐模式	命令
快速查看总内存	`--monitor`	`python scripts/memory_profiler.py -m`
查看子进程占用	`--monitor`	`python scripts/memory_profiler.py -m`
分析具体对象占用	`--objects`	`python scripts/memory_profiler.py -o --output data.txt`
追踪内存泄漏	`--objects`	`python scripts/memory_profiler.py -o --output data.txt`
可视化分析趋势	`--visualize`	`python scripts/memory_profiler.py -v -i data.txt.jsonl`

📊 完整工作流程

场景 1: 快速诊断内存问题

# 1. 运行进程监控（查看总体情况）
python scripts/memory_profiler.py --monitor --interval 5

# 观察输出，如果发现内存异常，进入场景 2

场景 2: 深度分析对象占用

# 1. 启动对象分析（保存数据）
python scripts/memory_profiler.py --objects \
    --interval 10 \
    --output data/memory_diagnostics/analysis_$(Get-Date -Format 'yyyyMMdd_HHmmss').txt

# 2. 运行一段时间（建议至少 5-10 分钟），按 Ctrl+C 停止

# 3. 生成可视化图表
python scripts/memory_profiler.py --visualize \
    --input data/memory_diagnostics/analysis_<timestamp>.txt.jsonl \
    --top 15 \
    --plot-output data/memory_diagnostics/plot_<timestamp>.png

# 4. 查看图表，分析哪些对象类型随时间增长

场景 3: 持续监控

# 在后台运行对象分析（Windows）
Start-Process powershell -ArgumentList "-Command", "python scripts/memory_profiler.py -o -i 30 --output logs/memory_continuous.txt" -WindowStyle Minimized

# 定期查看 JSONL 并生成图表
python scripts/memory_profiler.py -v -i logs/memory_continuous.txt.jsonl -t 20

🎯 参数参考

通用参数

参数	简写	默认值	说明
`--interval`	`-i`	10	监控间隔（秒）

对象分析模式参数

参数	简写	默认值	说明
`--output`	-	无	输出文件路径（强烈推荐）
`--object-limit`	`-l`	20	显示的对象类型数量

可视化模式参数

参数	简写	默认值	说明
`--input`	-	必需	输入 JSONL 文件路径
`--top`	`-t`	10	展示前 N 个对象类型
`--plot-output`	-	`memory_analysis_plot.png`	输出图表路径

⚠️ 注意事项

性能影响

模式	性能影响	说明
`--monitor`	< 1%	几乎无影响，适合生产环境
`--objects`	5-15%	有一定影响，建议在测试环境使用
`--visualize`	0%	离线分析，无影响

常见问题

Q: 对象分析模式报错 "pympler 未安装"？

pip install pympler

Q: 可视化模式报错 "matplotlib 未安装"？

pip install matplotlib

Q: 对象分析模式提示 "bot.py 未找到 main_async() 或 main() 函数"？

这是正常的。如果你的 bot.py 的主逻辑在 if __name__ == "__main__": 中，监控线程仍会在后台运行。你可以：

保持 bot 运行，监控会持续统计
或者在 bot.py 中添加一个 main_async() 或 main() 函数

Q: 进程监控模式看不到子进程？

确保 bot.py 已经启动了子进程（例如 ChromaDB）。如果刚启动就查看，可能还没有创建子进程。

Q: JSONL 文件在哪里？

当你使用 --output <file> 时，会生成：

<file>: 人类可读的文本
<file>.jsonl: 结构化数据（用于可视化）

📁 输出文件说明

进程监控输出

位置: data/memory_diagnostics/process_monitor_<timestamp>_pid<PID>.txt

内容: 每次检查点的进程内存信息

对象分析输出

文本文件: <output>

人类可读格式
包含每次迭代的对象统计

JSONL 文件: <output>.jsonl

每行一个 JSON 对象
包含: timestamp, iteration, total_objects, summary, threads, gc_stats
用于可视化分析

可视化输出

PNG 图像: 默认 memory_analysis_plot.png

折线图，展示对象类型随时间的内存变化
高清 150 DPI

🔍 诊断技巧

1. 识别内存泄漏

使用对象分析模式运行较长时间，观察：

某个对象类型的数量或大小持续增长
对象变化 diff 中始终为正数

2. 定位大内存对象

查看对象统计:

如果 <class 'dict'> 占用很大，可能是缓存未清理
如果看到特定类（如 AsyncOpenAI），检查该类的实例数

查看模块统计（推荐）:

查看 📚 模块内存占用部分
如果 src 模块占用很大，说明你的代码中有大量对象
如果 openai、chromadb 等第三方模块占用大，可能是这些库的使用问题
对比不同时间点，看哪个模块的内存持续增长

3. 分析子进程占用

使用进程监控模式：

查看子进程详情中的命令行
识别哪个子进程占用大量内存（如 ChromaDB）

4. 对比不同时间点

使用可视化模式：

生成图表后，观察哪些对象类型的曲线持续上升
对比不同功能运行时的内存变化

🎓 高级用法

长期监控脚本

创建 monitor_continuously.ps1:

# 持续监控脚本
$timestamp = Get-Date -Format "yyyyMMdd_HHmmss"
$logPath = "logs/memory_analysis_$timestamp.txt"

Write-Host "开始持续监控，数据保存到: $logPath"
Write-Host "按 Ctrl+C 停止监控"

python scripts/memory_profiler.py --objects --interval 30 --output $logPath

自动生成日报

创建 generate_daily_report.ps1:

# 生成内存分析日报
$date = Get-Date -Format "yyyyMMdd"
$jsonlFiles = Get-ChildItem "logs" -Filter "*$date*.jsonl"

foreach ($file in $jsonlFiles) {
    $outputPlot = $file.FullName -replace ".jsonl", "_plot.png"
    python scripts/memory_profiler.py --visualize --input $file.FullName --plot-output $outputPlot --top 20
    Write-Host "生成图表: $outputPlot"
}

📚 扩展阅读

Python 内存管理: https://docs.python.org/3/c-api/memory.html
psutil 文档: https://psutil.readthedocs.io/
Pympler 文档: https://pympler.readthedocs.io/
Matplotlib 文档: https://matplotlib.org/

🆘 获取帮助

# 查看完整帮助信息
python scripts/memory_profiler.py --help

# 查看特定模式示例
python scripts/memory_profiler.py --help | Select-String "示例"

快速开始提醒:

# 使用虚拟环境（推荐）
.\.venv\Scripts\python.exe scripts/memory_profiler.py --monitor

# 或者使用系统 Python
python scripts/memory_profiler.py --monitor

# 深度分析
.\.venv\Scripts\python.exe scripts/memory_profiler.py --objects --output memory.txt

# 可视化
.\.venv\Scripts\python.exe scripts/memory_profiler.py --visualize --input memory.txt.jsonl

💡 虚拟环境说明

Windows:

.\.venv\Scripts\python.exe scripts/memory_profiler.py [选项]

Linux/Mac:

./.venv/bin/python scripts/memory_profiler.py [选项]

脚本会自动检测并使用项目虚拟环境来启动 bot（进程监控模式），对象分析模式会自动添加项目根目录到 Python 路径。

🎉 现在你已经掌握了完整的内存分析工具！

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Bot 内存分析工具使用指南

🚀 快速开始

📦 依赖安装

🔧 三种模式详解

1. 进程监控模式 (--monitor)

2. 对象分析模式 (--objects)

3. 可视化模式 (--visualize)

💡 使用场景

📊 完整工作流程

场景 1: 快速诊断内存问题

场景 2: 深度分析对象占用

场景 3: 持续监控

🎯 参数参考

通用参数

对象分析模式参数

可视化模式参数

⚠️ 注意事项

性能影响

常见问题

📁 输出文件说明

进程监控输出

对象分析输出

可视化输出

🔍 诊断技巧

1. 识别内存泄漏

2. 定位大内存对象

3. 分析子进程占用

4. 对比不同时间点

🎓 高级用法

长期监控脚本

自动生成日报

📚 扩展阅读

🆘 获取帮助

💡 虚拟环境说明

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