linux/proc/stat計算cpu利用率

一般來說對於需要大量cpu計算的進程,當前端壓力越大時,CPU利用率越高。但對於I/O網絡密集型的進程,即使請求很多,服務器的CPU也不一定很到,這時的服務瓶頸一般是在磁盤的I/O上。比較長見的就是,大文件頻繁讀寫的cpu開銷遠小於小文件頻繁讀寫的開銷。因爲在I/O吞吐量一定時,小文件的讀寫更加頻繁,需要更多的cpu來處理I/O的中斷。

 

在Linux/Unix下,CPU利用率分爲用戶態,系統態和空閒態,分別表示CPU處於用戶態執行的時間,系統內核執行的時間,和空閒系統進程執行的時間。平時所說的CPU利用率是指:CPU執行非系統空閒進程的時間 / CPU總的執行時間。

 

在Linux的內核中,有一個全局變量:Jiffies。 Jiffies代表時間。它的單位隨硬件平臺的不同而不同。系統裏定義了一個常數HZ,代表每秒種最小時間間隔的數目。這樣jiffies的單位就是1/HZ。Intel平臺jiffies的單位是1/100秒,這就是系統所能分辨的最小時間間隔了。每個CPU時間片,Jiffies都要加1。 CPU的利用率就是用執行用戶態+系統態的Jiffies除以總的Jifffies來表示。

 

在Linux系統中,可以用/proc/stat文件來計算cpu的利用率(詳細的解釋可參考:http://www.linuxhowtos.org/System/procstat.htm)。這個文件包含了所有CPU活動的信息,該文件中的所有值都是從系統啓動開始累計到當前時刻。

 

如:

QUOTE:

[sailorhzr@builder ~]$ cat /proc/stat

cpu 432661 13295 86656 422145968 171474 233 5346

cpu0 123075 2462 23494 105543694 16586 0 4615

cpu1 111917 4124 23858 105503820 69697 123 371

cpu2 103164 3554 21530 105521167 64032 106 334

cpu3 94504 3153 17772 105577285 21158 4 24

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

ctxt 19067887

btime 1139187531

processes 270014

procs_running 1

procs_blocked 0

 

輸出解釋

CPU 以及CPU0、CPU1、CPU2、CPU3每行的每個參數意思(以第一行爲例)爲:

 

參數 解釋

user (432661) 從系統啓動開始累計到當前時刻,用戶態的CPU時間(單位:jiffies) ,不包含 nice值爲負進程。1jiffies=0.01秒

nice (13295) 從系統啓動開始累計到當前時刻,nice值爲負的進程所佔用的CPU時間(單位:jiffies)

system (86656) 從系統啓動開始累計到當前時刻,核心時間(單位:jiffies)

idle (422145968) 從系統啓動開始累計到當前時刻,除硬盤IO等待時間以外其它等待時間(單位:jiffies)

iowait (171474) 從系統啓動開始累計到當前時刻,硬盤IO等待時間(單位:jiffies) ,

irq (233) 從系統啓動開始累計到當前時刻,硬中斷時間(單位:jiffies)

softirq (5346) 從系統啓動開始累計到當前時刻,軟中斷時間(單位:jiffies)

 

CPU時間=user+system+nice+idle+iowait+irq+softirq

 

“intr”這行給出中斷的信息,第一個爲自系統啓動以來,發生的所有的中斷的次數;然後每個數對應一個特定的中斷自系統啓動以來所發生的次數。

“ctxt”給出了自系統啓動以來CPU發生的上下文交換的次數。

“btime”給出了從系統啓動到現在爲止的時間,單位爲秒。

“processes (total_forks) 自系統啓動以來所創建的任務的個數目。

“procs_running”:當前運行隊列的任務的數目。

“procs_blocked”:當前被阻塞的任務的數目。

 

那麼CPU利用率可以使用以下兩個方法。先取兩個採樣點,然後計算其差值:

QUOTE:

cpu usage=(idle2-idle1)/(cpu2-cpu1)*100

cpu usage=[(user_2 +sys_2+nice_2) - (user_1 + sys_1+nice_1)]/(total_2 - total_1)*100

 

以下用分別用bash和perl做的一個cpu利用率的計算:

 

本人注:以下代碼則採用公式爲:

QUOTE:

total_0USER[0]+NICE[0]+SYSTEM[0]+IDLE[0]+IOWAIT[0]+IRQ[0]+SOFTIRQ[0]

total_1=USER[1]+NICE[1]+SYSTEM[1]+IDLE[1]+IOWAIT[1]+IRQ[1]+SOFTIRQ[1]

cpu usage=(IDLE[0]-IDLE[1]) / (total_0-total_1) * 100

 

###bash 代碼(本人提供.可用)

CODE:

#!/bin/sh

 

##echo user nice system idle iowait irq softirq

CPULOG_1=$(cat /proc/stat | grep 'cpu ' | awk '{print $2" "$3" "$4" "$5" "$6" "$7" "$8}')

SYS_IDLE_1=$(echo $CPULOG_1 | awk '{print $4}')

Total_1=$(echo $CPULOG_1 | awk '{print $1+$2+$3+$4+$5+$6+$7}')

 

sleep 5

 

CPULOG_2=$(cat /proc/stat | grep 'cpu ' | awk '{print $2" "$3" "$4" "$5" "$6" "$7" "$8}')

SYS_IDLE_2=$(echo $CPULOG_2 | awk '{print $4}')

Total_2=$(echo $CPULOG_2 | awk '{print $1+$2+$3+$4+$5+$6+$7}')

 

SYS_IDLE=`expr $SYS_IDLE_2 - $SYS_IDLE_1`

 

Total=`expr $Total_2 - $Total_1`

SYS_USAGE=`expr $SYS_IDLE/$Total*100 |bc -l`

 

SYS_Rate=`expr 100-$SYS_USAGE |bc -l`

 

Disp_SYS_Rate=`expr "scale=3; $SYS_Rate/1" |bc`

echo $Disp_SYS_Rate%

 

 

 

 

 

 

 

###perl 代碼(網友提供.可用)

 

 

#!/usr/bin/perl

 

use warnings;

 

$SLEEPTIME=5;

 

if (-e "/tmp/stat") {

unlink "/tmp/stat";

}

open (JIFF_TMP, ">>/tmp/stat") || die "Can't open /proc/stat file!/n";

open (JIFF, "/proc/stat") || die "Can't open /proc/stat file!/n";

@jiff_0=<JIFF>;

print JIFF_TMP $jiff_0[0] ;

close (JIFF);

 

sleep $SLEEPTIME;

 

open (JIFF, "/proc/stat") || die "Can't open /proc/stat file!/n";

@jiff_1=<JIFF>;

print JIFF_TMP $jiff_1[0];

close (JIFF);

close (JIFF_TMP);

 

@USER=`awk '{print /$2}' "/tmp/stat"`;

@NICE=`awk '{print /$3}' "/tmp/stat"`;

@SYSTEM=`awk '{print /$4}' "/tmp/stat"`;

@IDLE=`awk '{print /$5}' "/tmp/stat"`;

@IOWAIT=`awk '{print /$6}' "/tmp/stat"`;

@IRQ=`awk '{print /$7}' "/tmp/stat"`;

@SOFTIRQ=`awk '{print /$8}' "/tmp/stat"`;

 

$JIFF_0=$USER[0]+$NICE[0]+$SYSTEM[0]+$IDLE[0]+$IOWAIT[0]+$IRQ[0]+$SOFTIRQ[0];

$JIFF_1=$USER[1]+$NICE[1]+$SYSTEM[1]+$IDLE[1]+$IOWAIT[1]+$IRQ[1]+$SOFTIRQ[1];

 

$SYS_IDLE=($IDLE[0]-$IDLE[1]) / ($JIFF_0-$JIFF_1) * 100;

$SYS_USAGE=100 - $SYS_IDLE;

 

printf ("The CPU usage is %1.2f%%/n",$SYS_USAGE);

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