NodeJs的性能监控指标

提示：记录工作中遇到的需求及解决办法

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前言

最近一直在用 NestJs 开发一个企业级的商业化项目，对于要上线的项目，那必然就少不了性能监控了。了解这些指标对我们开发调优的时候至关重要。

服务器的性能瓶颈通常为以下几个：

1. CPU 使用率
2. CPU 负载(load)
3. 内存
4. 磁盘
5. I/O
6. 吞吐量 （Throughput）
7. 每秒查询率 QPS（Query Per Second）
8. 日志监控/真实 QPS
9. 响应时间
10. 进程监控

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提示：以下是本篇文章正文内容，下面案例可供参考

CPU 使用率

CPU 使用率是一个衡量计算机中央处理单元（CPU）在给定时间内有多忙碌的指标。它表示在 CPU 能够使用的时间里，CPU 实际上被使用的时间百分比。简单来说，CPU 使用率反映了计算机的处理能力被消耗的程度。

1. 100% CPU 使用率意味着 CPU 在该时刻完全处于工作状态，没有闲置。
2. 0% CPU 使用率意味着 CPU 完全空闲，没有任何任务在运行。

CPU 使用率通常是通过以下方式计算的：

1. 用户态（User Time）：CPU 执行用户级程序的时间。
2. 系统态（System Time）：CPU 执行内核操作的时间。
3. 空闲态（Idle Time）：CPU 没有执行任何任务的时间。
4. 中断时间（IRQ Time）：处理硬件中断的时间。

CPU 使用率的计算公式一般是：

CPU 使用率 = (总时间 - 空闲时间) / 总时间 * 100%

其中,总时间是从上次采样以来的 CPU 总时间，空闲时间是从上次采样以来的 CPU 空闲时间。

Node.js 提供了 os 模块来获取操作系统的相关信息，包括 CPU 使用情况。虽然 os 模块本身没有直接提供获取 CPU 使用率的 API，但我们可以通过 os.cpus() 获取每个 CPU 核心的详细信息，并通过计算差值来获取 CPU 使用率。

os.cpus() 返回一个包含 CPU 核心信息的数组，每个元素代表一个 CPU 核心的信息，包含以下字段：

• model: CPU 型号
• speed: CPU 频率
• times: 各个时间段的时间信息，包括：
  • user: 用户态时间
  • nice: 用户态下的优先级调整时间
  • sys: 系统态时间
  • idle: 空闲时间
  • irq: 中断时间

通过采样 CPU 的 times 数据，首先记录当前的 CPU 状态信息，然后等待一段时间后再次记录。在这两个时间点之间，计算每个核心的 idle 和 total 时间差，再根据差值推算出每个核心的 CPU 使用率。

如下代码所示：

const os = require("os");

// 获取 CPU 使用率的函数
function getCpuUsage() {
   
  return new Promise((resolve, reject) => {
   
    const startCpuInfo = os.cpus(); // 获取初始的 CPU 信息

    setTimeout(() => {
   
      const endCpuInfo = os.cpus(); // 获取采样后的 CPU 信息

      // 计算各个核心的使用率
      const cpuUsage = endCpuInfo.map((endCore, index) => {
   
        const startCore = startCpuInfo[index];

        // 计算起始和结束的时间差
        const startTotal = Object.values(startCore.times).reduce(
          (a, b) => a + b,
          0
        );
        const endTotal = Object.values(endCore.times).reduce(
          (a, b) => a + b,
          0
        );

        const idleDiff = endCore.times.idle - startCore.times.idle;
        const totalDiff = endTotal - startTotal;

        const usage = (1 - idleDiff / totalDiff) * 100;
        return {
   
          core: index,
          usage: usage.toFixed(2), // 保留两位小数
        };
      });

      resolve(cpuUsage);
    }, 100); // 延迟 100ms
  });
}

// 调用获取 CPU 使用率的函数
getCpuUsage()
  .then((cpuUsage) => {
   
    console.log("CPU 使用率:");
    cpuUsage.forEach((core) => {
   
      console.log(`核心 ${
     core.core} 使用率: ${
     core.usage}%`);
    });
  })
  .catch((err) => {
   
    console.err