Linux 下CPU、内存利用率－－计算（二）

  

Linux 下CPU 、内存利用率－－计算（二）

当需要频繁地获取，可以选择这种方法。

1 、原理

（1）   CPU 利用率

在 Linux 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，三者之和就是 CPU 的总时间，当没有用户进程、系统进程等需要执行的时候， CPU 就执行系统缺省的空闲进程。从平常的思维方式理解的话， CPU 的利用率就是非空闲进程占用时间的比例，即 CPU 执行非空闲进程的时间 / CPU 总的执行时间。

在 Linux 系统中， CPU 时间的分配信息保存在 /proc/stat 文件中，利用率的计算应该从这个文件中获取数据。文件的头几行记录了每个 CPU 的用户态，系统态，空闲态等状态下分配的时间片（单位是 Jiffies ），这些数据是从 CPU 加电到当前的累计值。常用的监控软件就是利用 /proc/stat 里面的这些数据来计算 CPU 的利用率的。

不同版本的 linux /proc/stat 文件内容不一样，以 Linux 2.6 来说， /proc/stat 文件的内容如下：

 

cpu 2032004 102648 238344 167130733 758440 15159 17878 0

cpu0 1022597 63462 141826 83528451 366530 9362 15386 0

cpu1 1009407 39185 96518 83602282 391909 5796 2492 0

intr 303194010 212852371 3 0 0 11 0 0 2 1 1 0 0 3 0 11097365 0 72615114 6628960 0 179 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

ctxt 236095529

btime 1195210746

processes 401389

procs_running 1

procs_blocked 0

 

第一行的数值表示的是 CPU 总的使用情况，所以我们只要用第一行的数字计算就可以了。下表解析第一行各数值的含义：

参数	解析（单位：jiffies ）
user ( 2032004 )	从系统启动开始累计到当前时刻，用户态的 CPU 时间，不包含 nice 值为负进程。
nice ( 102648 )	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
system ( 238344 )	从系统启动开始累计到当前时刻，核心时间
idle ( 167130733 )	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
iowait ( 758440 )	从系统启动开始累计到当前时刻，硬盘 IO 等待时间
irq ( 15159 )	从系统启动开始累计到当前时刻，硬中断时间
softirq ( 17878 )	从系统启动开始累计到当前时刻，软中断时间

 

 

因为 /proc/stat 中的数值都是从系统启动开始累计到当前时刻的积累值，所以需要在不同时间点 t1 和 t2 取值进行比较运算，当两个时间点的间隔较短时，就可以把这个计算结果看作是 CPU 的即时利用率。

 

CPU 的即时利用率的计算公式：

CPU 在 t1 到 t2 时间段总的使用时间 = ( user2+ nice2+ system2+ idle2+ iowait2+ irq2+ softirq2) - ( user1+ nice1+ system1+ idle1+ iowait1+ irq1+ softirq1)

CPU 在 t1 到 t2 时间段空闲使用时间 = (idle2 - idle1)

CPU 在 t1 到 t2 时间段即时利用率 =  1 - CPU 空闲使用时间 / CPU 总的使用时间

 

 

（ 2 ）内存利用率

计算内存利用率需要从 /proc/meminfo 文件中取相应数据，文件内容如下：

MemTotal:      1024008 kB

MemFree:         18448 kB

Buffers:         12664 kB

Cached:         282500 kB

SwapCached:        716 kB

Active:         816124 kB

Inactive:        52516 kB

HighTotal:      122500 kB

HighFree:          304 kB

 

… …

 

MemTotal 数值表示内存总量， MemFree 数值表示空余数量。

所以内存的即时利用率计算公式：

(MemTotal - MemFree)/ MemTotal

 

 

2 、实现

  这个例子适合于linux内核是2.6版本。Linux的版本问题请参照Linux 下CPU、内存利用率－－获取（一）

 

import  java.io.BufferedReader;
import  java.io.File;
import  java.io.FileInputStream;
import  java.io.IOException;
import  java.io.InputStreamReader;
import  java.util.StringTokenizer;


public   class  MonitorUsageThread  extends  Thread ... {
    
    private final int frequency;//MS
    private static final File memFile = new File("/proc/meminfo");
    private static final File statFile = new File("/proc/stat");
    private static BufferedReader brMem ;
    private static BufferedReader brStat ;
    private static InputStreamReader isr = null;
    
    private static float cpuUsage;
    private static float memUsage;
    
    private static boolean on = true;
    public MonitorUsageThread(int frequency)...{
        this.frequency = frequency;
    }
    
    
    public void run()...{
        System.out.println("MonitorUsageThread start run ..................... on: "+on);
        String str = null;
        StringTokenizer tokenMem = null;
        int memTotal = 0;
        int memFree = 0;
        int userStart,niceStart,sysStart,idleStart,iowaitStart,hardirpStart,softirpStart,userEnd,niceEnd,sysEnd,idleEnd,iowaitEnd,hardirpEnd,softirpEnd;
        try ...{
            isr = new InputStreamReader(new FileInputStream(statFile));
            brStat = new BufferedReader(isr);
            StringTokenizer tokenStat = new StringTokenizer(brStat.readLine());
            tokenStat.nextToken();
            userStart = Integer.parseInt(tokenStat.nextToken());
            niceStart = Integer.parseInt(tokenStat.nextToken());
            sysStart = Integer.parseInt(tokenStat.nextToken());
            idleStart = Integer.parseInt(tokenStat.nextToken());
            iowaitStart = Integer.parseInt(tokenStat.nextToken());
            hardirpStart = Integer.parseInt(tokenStat.nextToken());
            softirpStart = Integer.parseInt(tokenStat.nextToken());
            Thread.sleep(frequency);
            while(on)...{
                isr = new InputStreamReader(new FileInputStream(statFile));
                brStat = new BufferedReader(isr);
                tokenStat = new StringTokenizer(brStat.readLine());
                tokenStat.nextToken();
                userEnd = Integer.parseInt(tokenStat.nextToken());
                niceEnd = Integer.parseInt(tokenStat.nextToken());
                sysEnd = Integer.parseInt(tokenStat.nextToken());
                idleEnd = Integer.parseInt(tokenStat.nextToken());
                iowaitEnd = Integer.parseInt(tokenStat.nextToken());
                hardirpEnd = Integer.parseInt(tokenStat.nextToken());
                softirpEnd = Integer.parseInt(tokenStat.nextToken());
                

                int CPUEnd = userEnd+niceEnd+sysEnd+idleEnd+iowaitEnd+hardirpEnd+softirpEnd;
                int CPUStart = userStart+niceStart+sysStart+idleStart+iowaitStart+hardirpStart+softirpStart;
                System.out.println("idleEnd:"+idleEnd+" , idleStart:"+idleStart+"   ,CPUEnd:"+CPUEnd+" , CPUStart:"+CPUStart);
                
                cpuUsage = 1- (float)(idleEnd - idleStart) / (float)(CPUEnd - CPUStart);// cpu usage

                //Gets memory information
                isr = new InputStreamReader(new FileInputStream(memFile));
                brMem = new BufferedReader(isr);
                
                str = brMem.readLine();
                tokenMem = new StringTokenizer(str);
                tokenMem.nextToken();
                memTotal = Integer.parseInt(tokenMem.nextToken());
                
                str = brMem.readLine();
                tokenMem = new StringTokenizer(str);
                tokenMem.nextToken();
                memFree = Integer.parseInt(tokenMem.nextToken());
                        
                System.out.println("MemTotal:"+memTotal+" , MemFree:"+memFree);
                memUsage = (float)(memTotal-memFree) / (float)memTotal;// memory usage 
                
                userStart = userEnd;
                niceStart = niceEnd;
                sysStart = sysEnd;
                idleStart = idleEnd;
                iowaitStart = iowaitEnd;
                hardirpStart = hardirpEnd;
                softirpStart = softirpEnd;

                System.out.println("Rate of CPU usage is "+cpuUsage+" , and the memory's is "+memUsage+"  ");
                Thread.sleep(frequency);//
            }
                
                
        } catch (IOException ioe) ...{
            System.out.println(ioe.getMessage());
        } catch (InterruptedException ie) ...{
            System.out.println(ie.getMessage());
        } finally...{
            freeResource();
        }

    }
              
    
    private static void freeResource()...{
        try...{
            if(isr!=null)
                isr.close();
            if(brMem!=null)
                brMem.close();
            if(brStat!=null)
                brStat.close();
        }catch(IOException ioe)...{
            System.out.println(ioe.getMessage());
        }
    }
    
    public static float getCPUUsage()...{
        return cpuUsage;
    }
    
    
    public static float getMemoryUsage()...{
        return memUsage;
    }
    
    public static void stopMonitor()...{
        on = false;
        freeResource();
    }
    
    
    
    public static void main(String[] args)...{
        MonitorUsageThread thread = new MonitorUsageThread(2000);
        thread.start();
        try...{
            Thread.sleep(10000);//MS
        }catch(InterruptedException ie)...{
            ie.printStackTrace();
        }
        System.out.println();
        System.out.println("-------------CPU usage: "+getCPUUsage());
        System.out.println("-------------Memory usage: "+getMemoryUsage());
        
        try...{
            Thread.sleep(5000);//MS
        }catch(InterruptedException ie)...{
            ie.printStackTrace();
        }
        System.out.println();
        System.out.println("-------------CPU usage: "+getCPUUsage());
        System.out.println("-------------Memory usage: "+getMemoryUsage());
        
        
        thread.stopMonitor();
        System.exit(0);
    }
    
}