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Perl アプリケーションの追跡時における OpenResty XRay のシステムパフォーマンスへの影響

章亦春投稿日 Dec 25, 2023 更新日 Aug 24, 2026

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本番環境で稼働中の Perl アプリケーションを分析する際、最大の懸念は問題を特定できるかどうかではなく、分析ツール自体が本番サービスの足を引っ張らないかという点です。本番モードで稼働中の Perl アプリケーションで OpenResty XRay のオーバーヘッドを実測したところ、サンプリング中の最大スループットの低下は 0.3% 未満、平均レイテンシの増加はわずか 20 マイクロ秒であり、エージェントがアイドル状態のときのオーバーヘッドは完全にゼロでした。これが可能なのは、従来の常駐型 APM エージェントとは異なり、ターゲットプロセスへのコードインジェクションや変更を一切行わず、ユーザーが分析を明示的に開始したときにのみ低頻度でデータを収集するためです。以下では、項目ごとの実測データをもとに、CPU・メモリ・負荷、およびスループットとレイテンシへの実際の影響を示します。詳しい手順は、本記事冒頭の動画版をご覧ください。

テスト環境とパフォーマンスベースライン

比較基準を確立するため、プロファイラーの実行前に top コマンドでシステムのパフォーマンスベースラインを記録しました。下図に示すとおり、対象の perl プロセスの CPU 使用率は約 49%、システム全体の直近 1 分間の平均負荷値は 0.87、現在の CPU アイドル率は約 87%、空きメモリは約 2730 MB となっています。

分析中、CPU・メモリ・ロードアベレージにどのような影響があるか？

実際の診断シナリオを再現するため、OpenResty XRay コンソールから本番モードで対象の Perl プロセスに対し、300 秒（5 分間）にわたる「High CPU usage」シナリオ分析を実施しました。

「本番モード」の選択は重要です。同モードは本番環境向けに設計されており、低頻度サンプリングをはじめとする各種最適化により、システムへのパフォーマンス影響を最小限に抑えることを目的としています。

下図は分析タスクの実行中の状態を示しています。

プロファイラーの実行中、システムの各指標にわずかな変化が確認されました：

対象プロセスの CPU 使用率: ~50% に上昇し、ベースライン比で約 1 パーセントポイントの増加となりました。
システム全体の直近 1 分間の平均負荷値: 1.04 に上昇し、ベースラインの 0.87 から小幅に増加しました。
CPU アイドル率: ~85% に低下しましたが、ベースラインの 87% との差はわずかです。
システムの空きメモリ: ~2725 MB に低下し、約 5 MB の減少となりましたが、通常の変動範囲内に収まります。

以上の結果から、OpenResty XRay プロファイラーはサンプリング期間中にシステムレベルのリソース（CPU・メモリ・負荷）に一定の影響を与えるものの、その影響は軽微であり、システムの安定性を損なうものではありません。

分析はスループットとレイテンシにどの程度影響するか？

本番サービスにおいて、スループットとレイテンシはパフォーマンスを測る上で最も重要な指標です。本検証では、この2つの主要指標について3回の比較検証を実施しました。以下の表は、三つの状態における結果をまとめたものです。

シナリオ	最大スループット	平均レイテンシ
OpenResty XRay エージェント未インストール	1024 req/s	1250 マイクロ秒
エージェント導入済み・プロファイラーはアイドル	1024 req/s（変化なし）	1250 マイクロ秒（変化なし）
プロファイラーがサンプリング中	1021 req/s（−0.3%）	1270 マイクロ秒（+20 マイクロ秒）

1. 最大スループット

負荷テストツールを用いて、各状態におけるサーバープロセスの最大スループットを測定しました。

Agent なし状態: 1024 req/s

Agent インストール済み・プロファイラー未起動時: 1024 req/s（変化なし）

プロファイラー実行状態: 1021 req/s

測定結果によると、プロファイラーがサンプリング中の最大スループットは毎秒約 1021 リクエストであり、サンプリングなしの場合と比較して、低下幅はわずか 0.3% にとどまります。

2. 平均リクエストレイテンシ

高並行負荷下においてクライアント側で観測される平均リクエストレイテンシを測定しました。

Agent なし状態: 1250 マイクロ秒

Agent インストール済み・プロファイラー未起動時: 1250 マイクロ秒（変化なし）

プロファイラー実行状態: 1270 マイクロ秒

測定結果によると、プロファイラーの実行による平均リクエストレイテンシの増加はわずか 20 マイクロ秒にとどまりました。

まとめ

システムリソース、アプリケーションスループット、リクエストレイテンシの包括的な測定を通じて、以下の結論が導き出されます。OpenResty XRay の動的トレーシングアーキテクチャにより、本番環境の Perl アプリケーションに対してリアルタイム診断を実施する際のパフォーマンスオーバーヘッドは定量化可能かつ予測可能であり、主要なビジネス指標への影響が極めて軽微であることが確認されました。これにより、本ツールが本番環境へ安心して常時導入できるパフォーマンス分析ツールであることが実証されています。

Insights および Dashboard ページにおける自動分析のオーバーヘッドも、同様に極めて低水準に抑えられています。

Perl アプリケーションで実際に高い CPU 使用率の問題を調査している場合は、フレームグラフで正規表現ホットスポット（CPU 100%）を特定した事例をご覧ください：Perl アプリケーションの高 CPU 使用率分析。同じ本番モードでのオーバーヘッド実測は他の言語でも行っています。Go、Rust、PHP、Python アプリケーションの結果もご覧ください。

OpenResty XRay と常駐型 APM エージェントの比較

オーバーヘッドをこれほど低く抑えられる理由は、アーキテクチャの違いにあります。従来の APM エージェントはターゲットプロセスにコードをインジェクションし、継続的にデータを収集するため、誰も監視していないときでも常にランタイムオーバーヘッドが発生します。OpenResty XRay はその逆のアプローチを取り、非侵入型でオンデマンドのサンプリングのみを行います。

	従来の常駐型 APM エージェント	OpenResty XRay
データ収集	継続的・常時稼働	オンデマンド、ユーザーが分析を開始したときのみ
ターゲットプロセス	コードインジェクション / 計装	非侵入型、コードを変更しない
アイドル時のオーバーヘッド	常時発生	完全にゼロ
サンプリング時のオーバーヘッド	常時発生	スループット 0.3% 未満、レイテンシ +20 マイクロ秒

よくある質問

OpenResty XRay は本番環境の Perl アプリケーションにどの程度のパフォーマンスオーバーヘッドをもたらしますか？

分析の実行中、OpenResty XRay は最大スループットを 0.3% 未満（毎秒 1024 リクエストから 1021 リクエストへ）低下させ、平均レイテンシを約 20 マイクロ秒（1250 マイクロ秒から 1270 マイクロ秒へ）増加させます。エージェントが導入済みでもサンプリングを行っていない場合はスループットとレイテンシに変化はなく、アイドル状態ではオーバーヘッドは完全にゼロです。

本番環境の Perl アプリケーションで OpenResty XRay を実行しても安全ですか？

はい。OpenResty XRay のエージェントは非侵入型で、ターゲットプロセスへのコードインジェクションや変更を一切行わず、ユーザーが明示的に分析を開始したときにのみ低頻度でデータを収集します。稼働中の perl プロセスに対する 300 秒間の本番モード分析では、直近 1 分間のロードアベレージは 0.87 から 1.04 に上昇しただけ、ターゲットプロセスの CPU 使用率も 49% から約 50% に上昇しただけであり、本番環境で継続的に導入できます。

分析を実行していないとき、OpenResty XRay は Perl アプリケーションの速度を低下させますか？

いいえ。エージェントはユーザーが開始した分析の実行中にのみデータを収集します。導入済みでもアイドル状態のときは、最大スループットとリクエストレイテンシはエージェントがまったくない場合と同一であり、パフォーマンスオーバーヘッドは完全にゼロです。

OpenResty XRay のオーバーヘッドは、従来の常駐型 APM エージェントと比べてどうですか？

従来の APM エージェントはターゲットプロセスにコードをインジェクションして継続的に稼働するため、常にオーバーヘッドが発生します。一方 OpenResty XRay はオンデマンドで低頻度のサンプリングを行うため、アイドル時のオーバーヘッドはゼロで、サンプリング中でもスループットへの影響は 0.3% 未満にとどまります。

OpenResty XRay は Perl プロセスの分析中にどれだけの CPU とメモリを使用しますか？

perl プロセスのサンプリング中、ターゲットプロセスの CPU 使用率はベースラインの 49% から約 50%（約 1 パーセントポイント）に上昇し、CPU アイドル率は 87% から約 85% に低下しただけ、空きメモリは約 2730 MB から約 2725 MB へと変化し、その差は約 5 MB でした。

OpenResty XRay について

OpenResty XRay は動的トレーシング製品であり、実行中のアプリケーションを自動的に分析して、パフォーマンスの問題、動作の問題、セキュリティの脆弱性を解決し、実行可能な提案を提供いたします。基盤となる実装において、OpenResty XRay は弊社の Y 言語によって駆動され、Stap+、eBPF+、GDB、ODB など、様々な環境下で複数の異なるランタイムをサポートしております。

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著者について

章亦春（Zhang Yichun）は、オープンソースの OpenResty^® プロジェクトの創始者であり、OpenResty Inc. の CEO および創業者です。

章亦春（GitHub ID: agentzh）は中国江蘇省生まれで、現在は米国ベイエリアに在住しております。彼は中国における初期のオープンソース技術と文化の提唱者およびリーダーの一人であり、Cloudflare、Yahoo!、Alibaba など、国際的に有名なハイテク企業に勤務した経験があります。「エッジコンピューティング」、「動的トレーシング」、「機械プログラミング」の先駆者であり、22 年以上のプログラミング経験と 16 年以上のオープンソース経験を持っております。世界中で 4000 万以上のドメイン名を持つユーザーを抱えるオープンソースプロジェクトのリーダーとして、彼は OpenResty^® オープンソースプロジェクトをベースに、米国シリコンバレーの中心部にハイテク企業 OpenResty Inc. を設立いたしました。同社の主力製品である OpenResty XRay（動的トレーシング技術を利用した非侵襲的な障害分析および排除ツール）と OpenResty Edge（マイクロサービスおよび分散トラフィックに最適化された多機能ゲートウェイソフトウェア）は、世界中の多くの上場企業および大企業から高い評価を得ております。OpenResty 以外にも、章亦春は Linux カーネル、Nginx、LuaJIT、GDB、SystemTap、LLVM、Perl など、複数のオープンソースプロジェクトに累計 100 万行以上のコードを寄与し、60 以上のオープンソースソフトウェアライブラリを執筆しております。