如何准确计算集群 Node.js 应用程序中每个 Worker 的 CPU 使用百分比？

Question

我正在运行一个集群 Node.js 应用程序，并尝试监视每个单独工作进程的 CPU 使用百分比。我使用集群模块来充分利用多核服务器，大约有 8 个工作进程处理请求。

我的目标是跟踪每个工作人员的 CPU 使用率百分比，以便我可以了解每个工作人员随着时间的推移消耗了多少 CPU。

我尝试过的

我最初使用 prom-client 库设置了一个 Gauge 指标来公开 Prometheus 和 Grafana 的指标。我的方法是：

1. 在每个工作线程中使用 process.cpuUsage() 来获取以微秒为单位的 CPU 使用率。
2. 计算一段时间内 CPU 使用率的差异。
3. 尝试将其转换为 CPU 使用率百分比，同时考虑可用内核的数量。

这是我用来计算 CPU 使用百分比的代码的相关部分：

import http from 'http';
import cluster from 'cluster';
import os from 'os';
import { app, startApolloServer } from './app.js';
import prisma from './prisma/index.js';
import 'dotenv/config';
import { handleUncaughtErrors } from './middleware/errorHandlerMiddleware.js';
import client from 'prom-client';

const SERVER_PORT = process.env.PORT || 8080;
const numWorkers = parseInt(process.env.WORKER_COUNT || `${Math.max(1, Math.floor(os.cpus().length / 2))}`, 10);
console.log(`Number of workers: ${numWorkers}`);

// Initialize Prometheus metrics collection for each worker
client.collectDefaultMetrics();

// Gauge metric for manual per-worker CPU usage tracking
const cpuUsageGauge = new client.Gauge({
  name: 'nodejs_worker_cpu_usage',
  help: 'CPU usage percentage of each Node.js worker',
  labelNames: ['worker_id'], // Add worker ID as a label
});

if (cluster.isPrimary) {
  console.info(`Primary ${process.pid} is running`);

  // Fork workers.
  for (let i = 0; i < numWorkers; i++) {
    cluster.fork();
  }

  // Listen for dying workers and restart them.
  cluster.on('exit', (worker) => {
    console.warn(`Worker ${worker.process.pid} died. Starting a new one...`);
    cluster.fork();
  });
} else {
  const startServer = async () => {
    try {
      const httpServer = http.createServer(app);
      await startApolloServer(app);

      httpServer.listen(SERVER_PORT, () => {
        console.info(`🚀 Worker ${process.pid} started at http://localhost:${SERVER_PORT}/graphql`);
      });

      handleUncaughtErrors(httpServer, prisma);

      // Set up CPU usage monitoring
      let previousCpuUsage = process.cpuUsage();
      const availableCores = os.cpus().length;

      setInterval(() => {
        const currentCpuUsage = process.cpuUsage();
        const userTime = currentCpuUsage.user - previousCpuUsage.user;
        const systemTime = currentCpuUsage.system - previousCpuUsage.system;
        const totalCpuTime = userTime + systemTime;

        // Convert to percentage: use interval time and number of cores
        const usagePercent = (totalCpuTime / (5e6 * availableCores)) * 100;

        // Update the gauge metric for this worker
        cpuUsageGauge.set({ worker_id: process.pid.toString() }, usagePercent);

        // Store current CPU usage for the next interval comparison
        previousCpuUsage = currentCpuUsage;
      }, 5000);

    } catch (error) {
      console.error('Failed to start server', error);
      process.exit(1);
    }
  };

  startServer().catch((error) => {
    console.error('Failed to start server', error);
    process.exit(1);
  });

  // Gracefully close Prisma connection on app exit
  process.on('SIGTERM', async () => {
    console.log(`Worker ${process.pid} received SIGTERM, shutting down gracefully...`);
    await prisma.$disconnect();
    process.exit(0);
  });

  process.on('SIGINT', async () => {
    console.log(`Worker ${process.pid} received SIGINT, shutting down gracefully...`);
    await prisma.$disconnect();
    process.exit(0);
  });
}

问题 我在 Grafana 中看到的结果与我根据其他 CPU 使用指标（例如 Docker 统计数据）所期望的结果不一致。有时，我看到的值极低（低于 1%），而其他时候，值似乎被夸大了。

我需要什么 如何在考虑多个 CPU 核心的情况下准确计算集群 Node.js 设置中每个工作线程的 CPU 使用百分比？理想情况下，我希望以清晰的百分比形式查看每个工作线程的 CPU 使用率，类似于您在 Docker 统计数据中看到的情况，但在 Node.js 中是每个工作线程。

任何有关如何正确计算的帮助或澄清将不胜感激！

Answer 1

prom-客户端 + 集群模块

根据文档，要将

prom-client

与

cluster

模块一起使用，您应该将默认的全局注册表替换为聚合注册表：

默认情况下，指标是从全局注册表聚合的。要使用不同的注册表，请从工作进程中调用 client.AggregatorRegistry.setRegistries(registryOrArrayOfRegistries)。

您可以这样对待它 - 每个工作人员都使用指标公开自己的地图，并且要从单个“应用程序”收集它们，您应该将它们全部组合起来。这是文档建议的示例。

舞会客户端的默认指标

prom-client库默认收集了

一些基本指标

，包括

process.cpuUsage()

，请考虑检查它们是否符合您的需求。这很可能就是您想要的。