Apple Silicon MacBook のCPU使用状況をMackerelで可視化する

これは Mackerel Advent Calendar 2021 の5日目の記事です。昨日は @sogaoh さんによる
[Day.04] Mackerel でかんたん AWS SES の bounce rate 監視でした。

はじめに

先日、仕事用マシンを Apple Silicon 搭載の MacBook Pro 14インチ (2021) に更新しました。2018年の13インチからの乗り換えだったんですが、快適さに驚いています。リモートワークでビデオ通話を含む多くのツールを同時に動かすことも多いんですが、引っ掛かりを感じることがほとんどなく過ごせています。

今日から M1 MacBook Pro に変えて仕事してるのだけど、ビデオ通話しながら Google Docs を複数開いて miro に絵を描きつつ裏で docker build する、みたいな荒い使い方しても普通に快適に過ごせてて人生が変わりました
— tatsuru (@tatsuru) 2021年11月30日

熱効率も優れていて、バッテリーの持ちもかなり良いというのが体感です。普通にコード書くだけなら8時間持ちます。あまりに発熱しないので冬場は寒いという欠点も報告されています*1

f:id:wtatsuru:20211205185925p:plain — コードを書いてる時のバッテリの減り方

M1チップのこのバランスは、高効率コアと高性能コアという2種類のコアを組み合わせて実現されています。普段は電力あたりの効率の良いコアで大部分を処理し、必要な時のみ高性能コアを使用するようです。2020年に発売されたM1チップでは高効率4コア＋高性能4コアだったのが、2021年のM1 Pro/Max では高性能2コア＋高効率8コアとかなり極端になってきています。
pc.watch.impress.co.jp

そんなことを言われると、実際どっちをどれくらい使ってるか気になりますよね。macOS上ではアクティビティモニタで見ることができます。これがめちゃくちゃ格好いいのですが、出せる時間幅が短いしリアルタイムでしか見ることができない。計測してちゃんと振り返るため、Mackerelに記録しておきましょう。

f:id:wtatsuru:20211205190210p:plain — アクティビティモニタでみられるかっこいい画面

計測してみた

実際にプラグインを作ってCPU利用率を計測してみました。使ったのは 10コアM1 Maxの構成で、CPU0とCPU1が高効率コア、残りが高性能コアです。高効率コアはE-Cluster、高性能コアはP0-ClusterとP1-Clusterとしてグルーピングされており、グループ単位でも利用率を取得しています。>

f:id:wtatsuru:20211205190339p:plain — コードを書いているときの様子

まずは普通にコードを書いている様子を見てみます。エディタでコードを書きつつ、横でTwitterと音楽を流し、ブラウザでちょこちょこ調べ物もしています。高効率コアの方でおおよその処理が完結していそうで、たまにブラウザ使ったりビルドしてたりするタイミングで高性能コアの方が跳ねているようです。

f:id:wtatsuru:20211205190539p:plain — 重た目の作業をしている様子

次に、もうちょっと重たい処理をしている想定の環境を作ってみます。Google Meet でビデオ通話しつつ、スプレッドシートとGoogle Docs を複数開き miro のボードをいじる、裏でちょっとツールを動かす、という以前のマシンなら重くて辛い作業です。高性能コアのうち P0-Cluster は割と常時稼働して、たまにP1-Clusterがサポートしているが、P1-Clusterはまだ余裕があるので重い処理もう一つくらい流しても大丈夫そうですね。E-Cluster の方もそれなりに余裕があり、UIのレスポンスも快適なままです。この程度ではパワーを使いきれないということか...。

実装

プラグインの実装には、macOS のツールである powermetrics(1) を使っています。このツールでハードウェアレベルの状態を取得することができます。プラグインでは実行タイミングで1秒間サンプリングし、Mackerelに投げています。rootが必要なので動かすのにちょっと気を遣うのですが（手元では cron で起動して mkr thorw で投げてる）他にいい取得方法をご存知の方いたら教えてください。
github.com
また、上の章では CPU上での専有率 residency を使用率っぽく使ってますが、実際は動作クロックごと変動するため微妙に違う概念です。powermetrics の出力（下記）を見ると雰囲気がわかると思います。プラグインでは一応平均クロックも一緒に出してるので、一緒に参照してみてください。

E-Cluster Power: 84 mW
E-Cluster HW active frequency: 1411 MHz
E-Cluster HW active residency:  47.64% (600 MHz: 1.7% 972 MHz:  46% 1332 MHz: 7.9% 1704 MHz:  17% 2064 MHz:  27%)
E-Cluster idle residency:  52.36%
E-Cluster instructions retired: 1.03631e+09
E-Cluster instructions per clock: 1.04806
CPU 0 frequency: 1363 MHz
CPU 0 idle residency:  62.88%
CPU 0 active residency:  37.12% (600 MHz: .10% 972 MHz:  19% 1332 MHz: 3.3% 1704 MHz: 7.6% 2064 MHz: 7.2%)
CPU 1 frequency: 1395 MHz
CPU 1 idle residency:  63.87%
CPU 1 active residency:  36.13% (600 MHz: .05% 972 MHz:  17% 1332 MHz: 2.9% 1704 MHz: 8.2% 2064 MHz: 7.6%)

f:id:wtatsuru:20211205191613p:plain — クロックも一緒に取ってます

他にもコンポーネントごとの電力消費量なども見えるので、RAMが電力食いすぎってのがよくわかります。この辺も時間があったらプラグインに追加していこうかな。

まとめ

新しい MacBook Pro が快適だという記事でした。リモートワークでオンラインのコラボレーションツールを使うことも増え、マシンスペックに対する要求も上がってると思うので、快適になっていくのはすごく助かります。Intelもヘテロジニアスなアーキテクチャを出してきそうなので、今後も色々と楽しみですね。

明日の Mackerel Advent Calendar 2021 は id:hayajo_77 による terraform-provider-mackerel のデバッグ手法 - Qiita です。Terraform provider のデバッグってなかなか見る機会がないので楽しみですね。