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  • linux下实现CPU使用率和内存使用率获取方法

    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]+ $IOWAIT [0]+ $IRQ [0]+ $SOFTIRQ [0]; 
     33.$JIFF_1 = $USER [1]+ $NICE [1]+ $SYSTEM [1]+ $IDLE [1]+ $IOWAIT [1]+ $IRQ [1]+ $SOFTIRQ [1]; 
     34. 
    35.$SYS_IDLE =( $IDLE [0]- $IDLE [1]) / ( $JIFF_0 - $JIFF_1 ) * 100;  
    36.$SYS_USAGE =100 -  $SYS_IDLE ;  
    37. 
    38.printf ( "The CPU usage is %1.2f%%/n" , $SYS_USAGE );   
    39.

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