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PHP 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 1, 2023 更新日 Apr 10, 2026

用時約7分

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OpenResty XRay は、動的トレース技術に基づく非侵入型の診断システムです。従来の APM エージェントとは異なり、デフォルトではターゲットプロセスへのコードの注入や改変を一切行いません。ユーザーが分析を開始した場合にのみ、OpenResty XRay エージェントは必要に応じて低頻度でデータを収集します。このオンデマンドサンプリングという設計思想により、本番環境における極めて低いオーバーヘッドと高い安全性が本質的に保証されています。

本番環境でリアルタイムに稼働している PHP アプリケーションのパフォーマンス分析を行う際、最大の懸念事項は分析ツール自体によるオーバーヘッドです。本稿では実測データをもとに、OpenResty XRay エージェントが本番モードで Perl アプリケーションに対して動的トレース分析を実行した場合の、システム CPU・メモリ・負荷、およびアプリケーションのスループットとリクエストレイテンシへの実際の影響を詳しく示します。

計測結果が示すように、プロファイラーがフル稼働している最中でも、アプリケーションの最大スループットへの影響はわずか 3.7%、平均リクエストレイテンシへの影響はわずか 0.22 ミリ秒にとどまります。また、OpenResty XRay エージェントは分析タスクを実行していない間、パフォーマンスオーバーヘッドは一切発生しません。

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キャプチャしました。以下の図に示すように、対象の php プロセスの CPU 使用率は約 50%、システム全体の直近 1 分間のロードアベレージは 0.31、現在の CPU アイドル率は約 85%、空きメモリは約 2433 MB です。

分析期間：システムレベルのリソース変化の実録

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にて、対象の PHP プロセスに対して 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」の選択は非常に重要です。本番環境向けに設計されており、低頻度サンプリングなどの最適化によってパフォーマンスへの影響を最小限に抑えることを目的としているためです。ただし、その分、分析に要する時間が長くなる場合があります。

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：~53% に上昇し、ベースラインと比べて約 3 パーセントポイントの増加。
システム全体の直近 1 分間のロードアベレージ：0.41 に上昇し、従来の 0.31 からわずかに増加。
CPU アイドル率：~85.9% に上昇し、ベースラインの 85% とほぼ同水準。
システムの空きメモリ：~2433 MB を維持し、明らかな変化は見られませんでした。

結論として、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）への影響が確認されましたが、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でした。

主要指標：スループットとレイテンシへの影響の精確な測定

本番環境のサービスにおいて、スループットとレイテンシはパフォーマンスを評価する上で最も重要な指標です。本稿では、この2つの主要指標について、3段階の比較テストを実施しました。

1. 最大スループット

負荷テストツールを使用して、各状態におけるサーバーの最大スループットを測定しました。

Agent なし：369 req/s
Agent インストール済み・プロファイラー未起動時：369 req/s（変化なし）
プロファイラー実行時：355 req/s

測定結果から、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 355 リクエストであり、サンプリングなし時と比較して低下幅はわずか 3.7% にとどまります。

2. 平均リクエストレイテンシ

プロファイラーによるサンプリング実行中における、リクエストレイテンシへの影響を測定しました。

Agent なし：5.36 ミリ秒
Agent インストール済み・プロファイラー未起動時：5.36 ミリ秒（変化なし）
プロファイラー実行時：5.58 ミリ秒

測定結果から、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 0.22 ミリ秒にとどまります。

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、OpenResty XRay の動的トレーシングアーキテクチャは、本番環境の PHP アプリケーションに対してリアルタイム診断を実行する際のパフォーマンスオーバーヘッドが定量化・予測可能であり、中核となる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。このことから、本番環境において安全かつ安心して日常的に運用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ました。

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とどまります。

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 XRay（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。