深入NodeJS模块os - 与操作系统“打交道”

读了 os 模块的文档，研究了几个有意思的问题：

• ?? 识别操作系统平台
• ?? 理解和计算“平均负载”
• ?? 理解和计算“cpu 使用率”
• ?? 理解和计算“内存使用率”
• ?? 查看运行时间

识别操作系统平台

nodejs 提供了os.platform()和os.type()，可以用来识别操作系统平台。推荐使用: os.platform()

理解和计算“平均负载”

平均负载是指：单位时间内，系统处于可运行状态和不可中断状态的平均进程数。它和 cpu 使用率没有直接关系。

其中，这里的可运行状态指的是：正在使用 cpu 或正在等待 cpu 的进程。不可中断状态指的是：内核态关键流程中的进程。

在 nodejs 中，直接调用os.loadavg()可以获得 1、5 和 15 分钟的平均负载，它和 unix 命令uptime返回值一样。

为什么需要关心平均负载这个问题呢？因为进程分为 2 种，第一种就是“CPU 密集型”，它的 cpu 使用率和平均负载都是高的；第二种是“IO 密集型”，它的 cpu 使用率不一定高，但是等待 IO 会造成平均负载高。所以，cpu 使用率和平均负载共同反应系统性能。

平均活跃进程数最理想的状态是 cpu 数量=平均负载，如果 cpu 数量

// 判断是否平均负载过高
function isHighLoad() {
    const cpuNum = os.cpus().length;
    return os.loadavg().map(item => item > cpuNum);
}

理解和计算“cpu 使用率”

很多监控软件都提供针对 cpu 使用率的“实时”监控，当然这个实时不是真的实时，有个时间差。这个功能，nodejs 如何实现呢？

第一步：封装getCPUInfo()，计算获取 cpu 花费的总时间与空闲模式花费的时间。

/**
 * 获取cpu花费的总时间与空闲模式的时间
 */
function getCPUInfo() {
    const cpus = os.cpus();
    let user = 0,
        nice = 0,
        sys = 0,
        idle = 0,
        irq = 0,
        total = 0;

    cpus.forEach(cpu => {
        const { times } = cpu;
        user += times.user;
        nice += times.nice;
        sys += times.sys;
        idle += times.idle;
        irq += times.irq;
    });

    total = user + nice + sys + idle + irq;

    return {
        total,
        idle
    };
}

第二步：当前时间点 t1，选定一个时间差 intervel，计算 t1 和 t1 + interval 这两个时间点的 cpu 时间差与空闲模式时间差，返回 1 - 空闲时间差 / cpu时间差。返回的结果就是时间差 intervel 内的平均 cpu 使用率。

function getCPUUsage(interval = 1000) {
    const startInfo = getCPUInfo();

    return new Promise(resolve => {
        setTimeout(() => {
            const endInfo = getCPUInfo();

            const idleDiff = startInfo.idle - endInfo.idle;
            const totalDiff = startInfo.total - endInfo.total;
            resolve(1 - Math.abs(idleDiff / totalDiff));
        }, interval);
    });
}

使用方式如下：

getCPUUsage().then(usage => console.log("cpu使用率：", usage));

理解和计算“内存使用率”

cpu 的指标有平均负载、cpu 使用率，内存的指标有内存使用率。

借助 nodejs 接口，实现非常简单：

function getMemUsage() {
    return 1 - os.freemem() / os.totalmem();
}

查看运行时间

• nodejs 运行时间：process.uptime()
• 系统运行时间：os.uptime()

参考链接

• Node.js os doc
• 第三方扩展库：os-utils
• 怎么理解平均负载（一）
• 字节序（大小端）理解

放在最后

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