使用Dropwizard指标报告JVM的CPU使用情况

Question

我使用Dropwizard指标来衡量应用程序中的各种指标。它们是JVM检测中的几个预定义报告器，但奇怪的是，我找不到任何报告CPU使用情况的报告器。

我可以创建自己的Gauge（使用getThreadCpuTime或类似工具），但我最好的猜测是我错过了一些东西。

我是否在当前的实现中错过了它，或者它比我最初想象的更复杂？

Answer 1

我对Dropwizard了解不多，但我过去曾使用ThreadMXBean来估计可扩展分布式计算系统中的CPU利用率，因此我将分享我认为与这个问题相关的内容。事情肯定比第一次出现时更复杂：

ThreadMxBean有点误导...

ThreadMxBean。getThreadCpuTime（id）仅返回特定线程自线程启动以来在CPU上执行代码的总时间，以纳秒为单位。它没有提供关于线程被阻塞或等待（Hibernate）多长时间的信息，因此它确实不能让您很好地了解CPU的使用情况。您还需要测量总阻塞/等待时间，然后在程序运行时跟踪这三个值，以跟踪CPU使用情况。奇怪的是，ThreadMXBean没有直接获取阻塞/等待时间的方法，因此您可能会试图放弃。

... 但是你可以用它来获取一个ThreadInfo对象。。。

首先，要启用它，请调用这两行（如果您的JVM不支持它，这可能会引发异常）：

ManagementFactory.getThreadMXBean().setThreadCpuTimeEnabled(true);
ManagementFactory.getThreadMXBean().setThreadContentionMonitoringEnabled(true);

现在可以调用ThreadMXBean。getThreadInfo（threadId）获取对应于特定线程的ThreadInfo的实例。此信息对象有两个方法，getBlockedTime（）和getWaitedTime（），它们返回线程在这两种状态下花费的总毫秒数。没有getCpuTime（）方法（如果你问我，这是这个对象非常愚蠢的缺点），但是如果你知道线程是什么时候启动的，你可以这样做：

//Initialized somewhere else:
ThreadMXBean bean = ...
long threadStartTime = System.currentTimeMillis();
Thread myThread = ...

//Inside your metrics-gathering code:
long now = System.currentTimeMillis();
ThreadInfo info = bean.getThreadInfo(myThread.getId());
long totalCpuTime = now - (info.getBlockedTime()+info.getWaitedTime()+threadStartTime);

现在可以计算线程利用率的百分比。

我们快到了，但还没有完全完成。每次我们浏览我上面发布的代码的最后三行时，我们只收集线程的执行/阻塞/等待状态的总时间。为了计算百分比，我们需要跟踪何时收集这些指标，这样我们就可以知道自上次指标更新以来，线程在每个状态下花费了多少时间。所以，做这样的事情：

class ThreadUsageMetrics{
    long timestamp, totalBlockedTime, totalWaitTime;

    ThreadUsageMetrics(long ts, long blocked, long wait){
        timestamp = ts;
        totalBlockedTime = blocked;
        totalWaitTime = wait;
    }

    double computeCpuUsageSince(ThreadUsageMetrics prev){
        long time = timestamp - prev.timestamp;
        long blocked = totalBlockedTime - prev.totalBlockedTime;
        long waited = totalWaitTime - prev.totalWaitTime;
        return (time-(blocked+waited))/(double)time;
    }
}

这将为我们提供一个从0.0到1.0范围内的双倍值，表示自上次指标更新以来CPU使用率占总时间的百分比。我假设你可以将这个值转换成一个百分比，并每隔5秒左右将其提供给Dropwizard的仪表实例。在我的项目中，这是我们多年来估算CPU使用量的方法，对我们来说效果很好。

关于这一点有几个注意事项——我们实际上不需要在此对象中显式存储总CPU时间，因为任何没有阻塞或等待的时间要么是执行时间，要么是上下文切换期间花费的时间。我们无法知道上下文切换时间，但可以肯定的是，在所有情况下，总上下文切换时间可以忽略不计。

这里有一个警告——我们并没有真正衡量CPU的使用情况。

如果你仔细阅读，你会注意到我说过我们正在“估计”CPU使用率。我这样说的原因是，我们正在测量特定Java线程的总执行时间。Java没有提供实际CPU硬件使用的概念——它只是一个线程执行的总时间。这被诸如超线程之类的事情弄得更加混乱，其中“执行”所花费的时间实际上可能意味着等待另一个线程离开ALU或内存总线所花费的时间。我认为这提供了一个很好的衡量代码何时在物理硬件线程上运行的方法，但如果您想衡量实际的CPU使用情况，那么在纯Java中是无法做到的。