[实践OK]linux下实现CPU使用率和内存使用率获取方法

jackxiang 2016-6-26 23:30 大 | 中 | 小
背景：获取CPU的使用率情况不是很容易一下获取到，用top得到一堆，得写个C来获取。
calccpucmd.c

gcc calccpucmd.c -o calccpucmd
./calccpucmd
20

想获取一下目标机运行时linux系统的硬件占用情况，写了这几个小程序，以后直接用了。
方法就是读取proc下的文件来获取了。 cpu使用率：    /proc/stat ，内存使用情况：      /proc/meminfo
看程序 ：

typedef struct PACKED         //定义一个cpu occupy的结构体
{
char name[20];      //定义一个char类型的数组名name有20个元素
unsigned int user; //定义一个无符号的int类型的user
unsigned int nice; //定义一个无符号的int类型的nice
unsigned int system;//定义一个无符号的int类型的system
unsigned int idle; //定义一个无符号的int类型的idle
}CPU_OCCUPY;

typedef struct PACKED         //定义一个mem occupy的结构体
{
char name[20];      //定义一个char类型的数组名name有20个元素
unsigned long total;
char name2[20];
unsigned long free;                      
}MEM_OCCUPY;

get_memoccupy (MEM_OCCUPY *mem) //对无类型get函数含有一个形参结构体类弄的指针O
{
     FILE *fd;        
     int n;            
     char buff[256];  
     MEM_OCCUPY *m;
     m=mem;
                                                                                                              
     fd = fopen ("/proc/meminfo", "r");
      
     fgets (buff, sizeof(buff), fd);
     fgets (buff, sizeof(buff), fd);
     fgets (buff, sizeof(buff), fd);
     fgets (buff, sizeof(buff), fd);
     sscanf (buff, "%s %u %s", m->name, &m->total, m->name2);
    
     fgets (buff, sizeof(buff), fd); //从fd文件中读取长度为buff的字符串再存到起始地址为buff这个空间里
     sscanf (buff, "%s %u", m->name2, &m->free, m->name2);
    
     fclose(fd);     //关闭文件fd
}

int cal_cpuoccupy (CPU_OCCUPY *o, CPU_OCCUPY *n)
{  
     unsigned long od, nd;  
     unsigned long id, sd;
     int cpu_use = 0;  
    
     od = (unsigned long) (o->user + o->nice + o->system +o->idle);//第一次(用户+优先级+系统+空闲)的时间再赋给od
     nd = (unsigned long) (n->user + n->nice + n->system +n->idle);//第二次(用户+优先级+系统+空闲)的时间再赋给od
      
     id = (unsigned long) (n->user - o->user);    //用户第一次和第二次的时间之差再赋给id
     sd = (unsigned long) (n->system - o->system);//系统第一次和第二次的时间之差再赋给sd
     if((nd-od) != 0)
     cpu_use = (int)((sd+id)*10000)/(nd-od); //((用户+系统)乖100)除(第一次和第二次的时间差)再赋给g_cpu_used
     else cpu_use = 0;
     //printf("cpu: %u/n",cpu_use);
     return cpu_use;
}

get_cpuoccupy (CPU_OCCUPY *cpust) //对无类型get函数含有一个形参结构体类弄的指针O
{  
     FILE *fd;        
     int n;          
     char buff[256];
     CPU_OCCUPY *cpu_occupy;
     cpu_occupy=cpust;
                                                                                                              
     fd = fopen ("/proc/stat", "r");
     fgets (buff, sizeof(buff), fd);
    
     sscanf (buff, "%s %u %u %u %u", cpu_occupy->name, &cpu_occupy->user, &cpu_occupy->nice,&cpu_occupy->system, &cpu_occupy->idle);
    
     fclose(fd);    
}

int main()
{
     CPU_OCCUPY cpu_stat1;
     CPU_OCCUPY cpu_stat2;
     MEM_OCCUPY mem_stat;
     int cpu;
    
     //获取内存
     get_memoccupy ((MEM_OCCUPY *)&mem_stat);
    
     //第一次获取cpu使用情况
     get_cpuoccupy((CPU_OCCUPY *)&cpu_stat1);
     sleep(10);
    
     //第二次获取cpu使用情况
     get_cpuoccupy((CPU_OCCUPY *)&cpu_stat2);
    
     //计算cpu使用率
     cpu = cal_cpuoccupy ((CPU_OCCUPY *)&cpu_stat1, (CPU_OCCUPY *)&cpu_stat2);
    
     return 0;
}







我们在搞性能测试的时候，对后台服务器的CPU利用率监控是一个常用的手段。服务器的CPU利用率高，则表明服务器很繁忙。如果前台响应时间越来越大，而后台CPU利用率始终上不去，说明在某个地方有瓶颈了，系统需要调优。这个是即使不懂技术的人都容易理解的事情。

上面理解对吗？我个人觉得不十分准确。这个要看后台你测试的进程是什么类型的。如果是计算密集型的进程，当前端压力越来越大的时候，很容易把CPU 利用率打上去。但是如果是I/O网络密集型的进程，即使客户端的请求越来越多，但是服务器CPU不一定能上去，这个是你要测试的进程的自然属性决定的。比 较常见的就是，大文件频繁读写的cpu开销远小于小文件频繁读写的开销。因为在I/O吞吐量一定时，小文件的读写更加频繁，需要更多的cpu来处理I/O 的中断。

在Linux/Unix下，CPU利用率分为用户态 ，系统态 和空闲态 ，分别表示CPU处于用户态执行的时间，系统内核执行的时间，和空闲系统进程执行的时间。平时所说的CPU利用率是指：CPU执行非系统空闲进程的时间 / CPU总的执行时间 。

在Linux的内核中，有一个全局变量：Jiffies。 Jiffies代表时间。它的单位随硬件平台的不同而不同。系统里定义了一个常数HZ，代表每秒种最小时间间隔的数目。这样jiffies的单位就是 1/HZ。Intel平台jiffies的单位是1/100秒，这就是系统所能分辨的最小时间间隔了。每个CPU时间片，Jiffies都要加1。 CPU的利用率就是用执行用户态+系统态的Jiffies除以总的Jifffies来表示。

在Linux系统中，可以用/proc/stat文件来计算cpu的利用率(详细的解释可参考：http: //www.linuxhowtos.org/System/procstat.htm)。这个文件包含了所有CPU活动的信息，该文件中的所有值都是从 系统启动开始累计到当前时刻。

如：

1.[sailorhzr@builder ~]$ cat /proc/stat  
2.cpu  432661 13295   86656 422145968   171474 233   5346  
3.cpu 0 123075   2462 23494   105543694 16586   0 4615  
4.cpu 1 111917   4124 23858   105503820 69697   123 371  
5.cpu 2 103164   3554 21530   105521167 64032   106 334  
6.cpu 3 94504   3153 17772   105577285 21158   4 24  
7.intr  1065711094 1057275779   92 0   6 6   0 4   0 3527   0 0   0 70   0 20   0 0   0 0   0 0   0 0   0 0   0 0   0 0   0 0   0 0   0 0   0 0   0 0   0 0   0 0   0 0   0 0   0 0   0 0   0 0   0 0   0 0   0 0   0 0   0 0   0 0   0 0   0 0   0 0   0 0   0 0   0 0   0 0   0 0   0 0   0 0   0 0   0 0   0 0   0 0   0 0   0 0   0 0   0 0   0 0   0 0   0 0   0 0   0 0   0 0   0 0   0 0   0 0   0 0   0 0   0 0   0 0   0 0   0 0   0 0   0 0   0 0   0 0   0 0   0 0   0 0   0 0   0 0   0 0   0 0   0 0   0 0   0 0   0 0   0 0   0 0   0 0   0 0   0 0   0 0   0 0   0 0   0 0   0 0   0 0   0 0   0 0   0 0   0 0   0 0   0 0   0 0   0 0   0 0   7376958 0   0 0   0 0   0 0   1054602 0   0 0   0 0   0 0   30 0   0 0   0 0   0 0   0 0   0 0   0 0   0 0   0 0   0 0   0 0
8.ctxt  19067887  
9.btime  1139187531  
10.processes  270014  
11.procs_running  1  
12.procs_blocked  0    
13.
输出解释
CPU 以及CPU0、CPU1、CPU2、CPU3每行的每个参数意思（以第一行为例）为：


参数

解释


user (432661)
nice (13295)
system (86656)
idle (422145968)
iowait (171474)
irq (233)
softirq (5346)


从系统启动开始累计到当前时刻，用户态的CPU时间（单位：jiffies） ，不包含 nice值为负进程。1jiffies=0.01秒
从系统启动开始累计到当前时刻，nice值为负的进程所占用的CPU时间（单位：jiffies）
从系统启动开始累计到当前时刻，核心时间（单位：jiffies）
从系统启动开始累计到当前时刻，除硬盘IO等待时间以外其它等待时间（单位：jiffies）
从系统启动开始累计到当前时刻，硬盘IO等待时间（单位：jiffies） ，
从系统启动开始累计到当前时刻，硬中断时间（单位：jiffies）
从系统启动开始累计到当前时刻，软中断时间（单位：jiffies）

CPU时间=user+system+nice+idle+iowait+irq+softirq
“intr”这行给出中断的信息，第一个为自系统启动以来，发生的所有的中断的次数；然后每个数对应一个特定的中断自系统启动以来所发生的次数。

“ctxt”给出了自系统启动以来CPU发生的上下文交换的次数。

“btime”给出了从系统启动到现在为止的时间，单位为秒。

“processes (total_forks) 自系统启动以来所创建的任务的个数目。

“procs_running”：当前运行队列的任务的数目。

“procs_blocked”：当前被阻塞的任务的数目。

那么CPU利用率可以使用以下两个方法。先取两个采样点，然后计算其差值：

1.cpu usage=(idle 2 -idle 1 )/(cpu 2 -cpu 1 )* 100  
2.cpu usage=[(user_ 2  +sys_ 2 +nice_ 2 ) - (user_ 1  + sys_ 1 +nice_ 1 )]/(total_ 2  - total_ 1 )* 100
3.
以下用分别用bash和perl做的一个cpu利用率的计算：

本人注:以下代码则采用公式为:

1.total_ 0 USER[ 0 ]+NICE[ 0 ]+SYSTEM[ 0 ]+IDLE[ 0 ]+IOWAIT[ 0 ]+IRQ[ 0 ]+SOFTIRQ[ 0 ]  
2.total_ 1 =USER[ 1 ]+NICE[ 1 ]+SYSTEM[ 1 ]+IDLE[ 1 ]+IOWAIT[ 1 ]+IRQ[ 1 ]+SOFTIRQ[ 1 ]
3.cpu usage=(IDLE[ 0 ]-IDLE[ 1 ]) / (total_ 0 -total_ 1 ) *  100  
4.
###bash 代码
1.CODE: #!/bin/sh  
2.
3.##echo user nice system idle iowait irq softirq  
4.CPULOG_1=$(cat /proc/stat | grep  'cpu '  | awk  '{print $2" "$3" "$4" "$5" "$6" "$7" "$8}' )
5.SYS_IDLE_1=$(echo  $CPULOG_1  | awk  '{print $4}' )  
6.Total_1=$(echo  $CPULOG_1  | awk  '{print $1+$2+$3+$4+$5+$6+$7}' )  
7.
8.sleep 5  
9.
10.CPULOG_2=$(cat /proc/stat | grep  'cpu '  | awk  '{print $2" "$3" "$4" "$5" "$6" "$7" "$8}' )
11.SYS_IDLE_2=$(echo  $CPULOG_2  | awk  '{print $4}' )  
12.Total_2=$(echo  $CPULOG_2  | awk  '{print $1+$2+$3+$4+$5+$6+$7}' )  
13.
14.SYS_IDLE=`expr  $SYS_IDLE_2  -  $SYS_IDLE_1 `  
15.
16.Total=`expr  $Total_2  -  $Total_1 `  
17.SYS_USAGE=`expr  $SYS_IDLE / $Total *100 |bc -l`  
18.
19.SYS_Rate=`expr 100- $SYS_USAGE  |bc -l`  
20.
21.Disp_SYS_Rate=`expr  "scale=3; $SYS_Rate/1"  |bc`  
22.echo  $Disp_SYS_Rate %  
23.
24.  
###perl 代码
1.#!/usr/bin/perl  
2.
3.use warnings;  
4.
5.$SLEEPTIME =5;  
6.
7.if  (-e  "/tmp/stat" ) {  
8.unlink  "/tmp/stat" ;  
9.}  
10.open (JIFF_TMP,  ">>/tmp/stat" ) || die  "Can't open /proc/stat file!/n" ;  
11.open (JIFF,  "/proc/stat" ) || die  "Can't open /proc/stat file!/n" ;  
12.@jiff_0 =<JIFF>;  
13.print JIFF_TMP  $jiff_0 [0] ;  
14.close (JIFF);  
15.
16.sleep  $SLEEPTIME ;  
17.
18.open (JIFF,  "/proc/stat" ) || die  "Can't open /proc/stat file!/n" ;  
19.@jiff_1 =<JIFF>;  
20.print JIFF_TMP  $jiff_1 [0];  
21.close (JIFF);  
22.close (JIFF_TMP);  
23.
24.@USER =`awk  '{print /$2}'   "/tmp/stat" `;  
25.@NICE =`awk  '{print /$3}'   "/tmp/stat" `;  
26.@SYSTEM =`awk  '{print /$4}'   "/tmp/stat" `;  
27.@IDLE =`awk  '{print /$5}'   "/tmp/stat" `;  
28.@IOWAIT =`awk  '{print /$6}'   "/tmp/stat" `;  
29.@IRQ =`awk  '{print /$7}'   "/tmp/stat" `;  
30.@SOFTIRQ =`awk  '{print /$8}'   "/tmp/stat" `;  
31.
32.$JIFF_0 = $USER [0]+ $NICE [0]+ $SYSTEM [0]+ $IDLE [0]+ $I

作者：jackxiang@向东博客 专注WEB应用 构架之美 --- 构架之美，在于尽态极妍 | 应用之美，在于药到病除
地址：http://jackxiang.com/post/8768/
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最后编辑： jackxiang 编辑于2016-6-26 23:38
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