如何用getrusage() 檢測數據庫查詢前後系統壓力變化，提升性能？

M66 2025-06-11

什麼是getrusage()

getrusage()是一個PHP 原生函數，用於獲取當前進程或其子進程的資源使用情況。它返回一個數組，包含了多個系統層面的數據，例如用戶態/內核態CPU 時間、內存頁故障次數、上下文切換次數等。

 $usage = getrusage();

常用的幾個字段包括：

ru_utime.tv_sec與ru_utime.tv_usec ：用戶態消耗的時間（秒和微秒）
ru_stime.tv_sec與ru_stime.tv_usec ：系統態消耗的時間（秒和微秒）
ru_minflt ：無需從磁盤調入的頁錯誤數量（軟缺頁）
ru_majflt ：從磁盤調入的頁錯誤數量（硬缺頁）
ru_nvcsw和ru_nivcsw ：自願和非自願上下文切換次數

在數據庫查詢前後調用getrusage()

要監控數據庫查詢對系統的影響，最直接的方式是：

在查詢前記錄一次getrusage() ；
執行查詢；
查詢後再次記錄一次getrusage() ；
對比兩次記錄的差值。

示例代碼如下：

 function getResourceUsageDiff($start, $end) {
    $diff = [];
    foreach ($end as $key => $value) {
        if (isset($start[$key])) {
            $diff[$key] = $value - $start[$key];
        }
    }
    return $diff;
}

$before = getrusage();

// 模擬數據庫查詢
$mysqli = new mysqli("localhost", "user", "password", "database");
$result = $mysqli->query("SELECT * FROM users WHERE email LIKE '%@example.com'");

$after = getrusage();

$usageDiff = getResourceUsageDiff($before, $after);

echo "<pre>";
print_r($usageDiff);
echo "

";

此代碼可以輸出查詢所產生的系統資源變化。例如，如果你看到ru_stime.tv_usec明顯上升，則說明該查詢引起了系統態CPU 的增加，可能存在大量I/O 操作。

更直觀的展示：函數封裝與日誌記錄

為了更實用，可以將測量過程封裝成一個函數，支持自動記錄查詢語句和資源變化：

 function profileQuery($query, $mysqli) {
    $before = getrusage();

    $result = $mysqli->query($query);

    $after = getrusage();
    $usageDiff = getResourceUsageDiff($before, $after);

    file_put_contents("/var/log/db_profile.log", json_encode([
        'query' => $query,
        'usage' => $usageDiff,
        'time'  => date('c')
    ]) . PHP_EOL, FILE_APPEND);

    return $result;
}

這種方式可以讓你在不打擾正常邏輯的同時，持續收集查詢對系統資源的影響，從而為後續優化提供依據。

實踐中的應用建議

對比不同索引結構的影響
使用相同條件、不同索引結構的查詢，比較系統資源佔用，可以直觀評估索引調整是否有效
監控批量查詢或大數據分頁性能
當面對分頁或批量查詢時，觀察ru_majfl t 、 ru_nvcsw是否增長，可以判斷查詢是否觸發了大量內存調頁或上下文切換
在壓力測試中對比資源使用
配合Apache Benchmark、JMeter 等工具進行並發測試，記錄資源佔用變化，分析系統在高負載下的表現

附加：美化輸出（調試用）

如果你希望調試時在瀏覽器中更清晰地查看getrusage()的變化，可以使用如下代碼格式化輸出：

 function formatUsage(array $usage) {
    return sprintf(
        "User CPU: %.4fs, System CPU: %.4fs, Major Faults: %d, Voluntary CS: %d",
        $usage['ru_utime.tv_sec'] + $usage['ru_utime.tv_usec'] / 1e6,
        $usage['ru_stime.tv_sec'] + $usage['ru_stime.tv_usec'] / 1e6,
        $usage['ru_majflt'] ?? 0,
        $usage['ru_nvcsw'] ?? 0
    );
}

echo formatUsage($usageDiff);

getrusage