关于top指令及cpu占用统计

原文链接：
https://blog.csdn.net/cfy_phonex/article/details/18733731
通常，有如下方式可以得到 cpu 利用率情况：
1. top 命令

e.g. top -m 20 -d 1 -t

User 0%, System 6%, IOW 0%, IRQ 0%
User 1 + Nice 0 + Sys 34 + Idle 494 + IOW 0 + IRQ 0 + SIRQ 1 = 530
 
  PID   TID PR CPU% S     VSS     RSS PCY UID      Thread          Proc
 3385  3385  0   6% R   1460K    484K     root     top             top
  631   631  2   0% S      0K      0K     root     ksmd
    8     8  0   0% S      0K      0K     root     rcu_preempt
    5     5  0   0% S      0K      0K     root     kworker/0:0H
    6     6  1   0% S      0K      0K     root     kworker/u8:0
    7     7  0   0% S      0K      0K     root     migration/0
    9     9  0   0% S      0K      0K     root     rcu_bh
   10    10  1   0% S      0K      0K     root     rcu_sched
   11    11  1   0% S      0K      0K     root     migration/1
   12    12  1   0% S      0K      0K     root     ksoftirqd/1
   14    14  1   0% S      0K      0K     root     kworker/1:0H
   15    15  2   0% S      0K      0K     root     migration/2
   16    16  2   0% S      0K      0K     root     ksoftirqd/2
   18    18  2   0% S      0K      0K     root     kworker/2:0H
   19    19  3   0% S      0K      0K     root     migration/3
   20    20  3   0% S      0K      0K     root     ksoftirqd/3
   22    22  3   0% S      0K      0K     root     kworker/3:0H
   23    23  1   0% S      0K      0K     root     khelper
   33    33  1   0% S      0K      0K     root     kworker/1:1
  111   111  1   0% S      0K      0K     root     bcm_hsotgctrl_e

top 命令是通过 用户空间 （userspace) 的方式， 统计得到结果。

cat /proc/stat

cpu  11469 450 27068 1882759 487 4 464 0 0 0
cpu0 3098 117 8727 464531 67 3 408 0 0 0
cpu1 2933 130 7136 471014 157 1 30 0 0 0
cpu2 2983 90 5170 474272 131 0 8 0 0 0
cpu3 2455 113 6035 472942 132 0 18 0 0 0
intr 650070 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 2 72794 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 2961 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 5 0 0 0 0 0 0 7075 0 17
978 2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 2162 7980 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 313 0 0 4 1 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 9206 0 0 0 0 0 100 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 20872 0 34798 161365 0 0 0 0 0 0 0 0 13461
3 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 36496 29298 21433 30846 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
 0 0 0 0 0 2134 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 490 190 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 197 2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 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 1288221
btime 1356998414
processes 3399
procs_running 2
procs_blocked 0
softirq 249133 0 103834 1 0 0 0 34224 53095 1547 56432

其中，可以通过 cat /proc/cpuinfo 来验证 cpu core 的数量。

大多数情况， /proc/stat 得到的结果能够比较真实的反映系统真实状态。

然而，因为因为 kernel 何时/如何去收集系统状态信息不确定的特性， 有时得到的结果完全不可靠。

cpu  11469 450 27068 1882759 487 4 464 0 0 0
cpu0 3098 117 8727 464531 67 3 408 0 0 0
cpu1 2933 130 7136 471014 157 1 30 0 0 0
cpu2 2983 90 5170 474272 131 0 8 0 0 0
cpu3 2455 113 6035 472942 132 0 18 0 0 0

其中， 第一行表示所有 cpu 的统计信息。第二行至第五行分别表示 cpu core 0 ~ 4 的统计信息。

总的cpu统计信息值，等于每个 cpu core 对应值的累加。

每一列的数值单位为 jiffies。 jiffies 是内核的全局变量，用来表示系统启动以来的节拍数。

user(11469)           表示从系统启动到当前时刻，处于用户态的运行时间。不包含nice值为负的进程。
nice(450)               表示从系统启动到当前时刻，nice为负值的进程占用的cpu时间
system(27068)      表示从系统启动到当前时刻，处于内核态的运行时间
idle(1882759)       表示从系统启动到当前时刻，除了 iowait外的等待时间
iowait(487)            表示从系统启动到当前时刻，io 等待时间
irq(4)                      表示从系统启动到当前时刻，硬中断花费的时间
softirq(464)            表示从系统启动到当前时刻，软中断花费的时间
steal(0)                   表示从系统启动到当前时刻，运行其他虚拟环境中的操作系统花费的时间
guest(0)                  表示从系统启动到当前时刻，运行在通过Linux内核控制的客户操作系统上的虚拟cpu 的时间
guest_nice(0)        表示从系统启动到当前时刻，运行在通过Linux内核控制的客户操作系统上的虚拟cpu 的时间, nice 为负值进程

intr 650070 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 2 72794 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 2961 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 5 0 0 0 0 0 0 7075 0 17
978 2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 2162 7980 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 313 0 0 4 1 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 9206 0 0 0 0 0 100 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 20872 0 34798 161365 0 0 0 0 0 0 0 0 13461
3 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 36496 29298 21433 30846 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
 0 0 0 0 0 2134 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 490 190 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 197 2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0


sum(650070)          表示系统中所有中断次数之和
其后每一个数值，表示从 irq[0] ~ irq[ nr_irqs -1 ] 对应的中断产生次数

ctxt 1288221
btime 1356998414
processes 3399
procs_running 2
procs_blocked 0

ctxt                        context switch 的次数
btime                   从源代码应该表示从系统启动到当前时刻，系统时间 单位：ns。但是实际似乎不变？？
processes          系统产生的线程数
procs_running    当前运行的线程数量
procs_blocked   当前被 iowait 阻塞的线程数量

softirq 249133 0 103834 1 0 0 0 34224 53095 1547 56432

sum_softirq(249133)      所有 软中断时间之和
HI_SOFTIRQ(0)
TIMER_SOFTIRQ(103834)
NET_TX_SOFTIRQ (1)
NET_RX_SOFTIRQ (0)
BLOCK_SOFTIRQ (0)
BLOCK_IOPOLL_SOFTIRQ (0)
TASKLET_SOFTIRQ (34224)
SCHED_SOFTIRQ ( 53095)
HRTIMER_SOFTIRQ (1547)
RCU_SOFTIRQ (56432)

显然， sum_softirq 等于所有其他单项 softirq 时间之和。

2. IOW调查：
Linux下的IO检测工具最常用的是iostat，不过iostat只能查看到总的IO情况。如果要细看具体那一个程序点用的IO较高，可以使用iotop 。不过iotop对内核版本和Python版本有要求，虽然目前主流的CentOS和Ubuntu版本上都适用。不过考虑到其无法适用的场景，推荐个可以查看程序IO使用情况的工具iopp作为替代方案。

安装iopp
安装编译工具

$ yum install cmake
编译安装iopp

$ git clone https://github.com/markwkm/iopp.git
$ cd iopp
$ cmake CMakeLists.txt
$ make && make install
如需指定安装位置，可按如下方法

指定安装的目标路径到/usr/bin下
$ make install DESTDIR=/usr
注：默认安装目录位置为/bin/iopp

使用iopp
iopp语法

$ iopp --help
usage: iopp -h|–help
usage: iopp [-ci] [-k|-m] [delay [count]]
-c, --command display full command line #显示完整命令行
-h, --help display help #显示帮助信息
-i, --idle hides idle processes #隐藏空闲进程
-k, --kilobytes display data in kilobytes #以KB为单位显示数据
-m, --megabytes display data in megabytes #以MB为单位显示数据
-u, --human-readable display data in kilo-, mega-, or giga-bytes #以方便读的方式显示数据

列出进程并隐藏I/O空闲的进程
$ iopp -i -k -c 1
pid rchar wchar syscr syscw rkb wkb cwkb command
pid rchar wchar syscr syscw rkb wkb cwkb command
9311 31 0 0 0 0 0 0 iopp
pid rchar wchar syscr syscw rkb wkb cwkb command
9311 31 0 0 0 0 0 0 iopp
pid rchar wchar syscr syscw rkb wkb cwkb command
9311 31 0 0 0 0 0 0 iopp
pid rchar wchar syscr syscw rkb wkb cwkb command
9311 31 0 0 0 0 0 0 iopp
pid rchar wchar syscr syscw rkb wkb cwkb command
9311 31 0 0 0 0 0 0 iopp
pid rchar wchar syscr syscw rkb wkb cwkb command
9311 31 0 0 0 0 0 0 iopp
pid rchar wchar syscr syscw rkb wkb cwkb command
395 0 0 0 0 0 4 0 jbd2/dm-0-8
1229 0 1 0 0 0 8 0 auditd
1251 0 0 0 0 0 4 0 /sbin/rsyslogd
1498 110 0 0 0 0 4 0 crond
9311 31 0 0 0 0 0 0 iopp

iopp输出的结果解释如下
pid 进程ID
rchar 将要从磁盘读取的字节数
wchar 已经写入或应该要写入磁盘的字节数
syscr 读I/O次数
syscw 写I/O次数
rbytes 真正从磁盘读取的字节数
wbytes 真正写入到磁盘的字节数
cwbytes 因为清空页面缓存而导致没有发生操作的字节数
command 执行的命令

3. 另外一篇详细讲述cpu的文章：
https://blog.csdn.net/xia562653223/article/details/19999091
top命令是Linux下常用的性能分析工具，能够实时显示系统中各个进程的资源占用状况，类似于Windows的任务管理器。下面详细介绍它的使用方法。

top -01:06:48 up 1:22, 1 user, load average: 0.06, 0.60, 0.48
Tasks: 29 total, 1 running, 28 sleeping, 0 stopped, 0 zombie
Cpu(s): 0.3% us, 1.0% sy, 0.0% ni, 98.7% id, 0.0% wa, 0.0% hi, 0.0% si
Mem: 191272k total, 173656k used, 17616k free, 22052k buffers
Swap: 192772k total, 0k used, 192772k free, 123988k cached

PIDUSER PR NI VIRT RES SHR S %CPU %MEM TIME+ COMMAND
1379 root 16 0 7976 2456 1980 S 0.7 1.3 0:11.03 sshd
14704 root 16 0 2128 980 796 R 0.7 0.5 0:02.72 top
1 root 16 0 1992 632 544 S 0.0 0.3 0:00.90 init
2 root 34 19 0 0 0 S 0.0 0.0 0:00.00 ksoftirqd/0
3 root RT 0 0 0 0 S 0.0 0.0 0:00.00 watchdog/0

统计信息区
前五行是系统整体的统计信息。第一行是任务队列信息，同uptime 命令的执行结果。其内容如下：

01:06:48当前时间
up 1:22 系统运行时间，格式为时:分
1 user 当前登录用户数
load average: 0.06, 0.60, 0.48 系统负载，即任务队列的平均长度。
三个数值分别为 1分钟、5分钟、15分钟前到现在的平均值。

第二、三行为进程和CPU的信息。当有多个CPU时，这些内容可能会超过两行。内容如下：

Tasks:29 total 进程总数
1 running 正在运行的进程数
28 sleeping 睡眠的进程数
0 stopped 停止的进程数
0 zombie 僵尸进程数
Cpu(s): 0.3% us 用户空间占用CPU百分比
1.0% sy 内核空间占用CPU百分比
0.0% ni 用户进程空间内改变过优先级的进程占用CPU百分比
98.7% id 空闲CPU百分比
0.0% wa 等待输入输出的CPU时间百分比
0.0% hi
0.0% si

最后两行为内存信息。内容如下：

Mem:191272k total 物理内存总量
173656k used 使用的物理内存总量
17616k free 空闲内存总量
22052k buffers 用作内核缓存的内存量
Swap: 192772k total 交换区总量
0k used 使用的交换区总量
192772k free 空闲交换区总量
123988k cached 缓冲的交换区总量。
内存中的内容被换出到交换区，而后又被换入到内存，但使用过的交换区尚未被覆盖，
该数值即为这些内容已存在于内存中的交换区的大小。
相应的内存再次被换出时可不必再对交换区写入。

进程信息区
统计信息区域的下方显示了各个进程的详细信息。首先来认识一下各列的含义。

序号列名含义
a PID 进程id
b PPID 父进程id
c RUSER Real user name
d UID 进程所有者的用户id
e USER 进程所有者的用户名
f GROUP 进程所有者的组名
g TTY 启动进程的终端名。不是从终端启动的进程则显示为?
h PR 优先级
i NI nice值。负值表示高优先级，正值表示低优先级
j P 最后使用的CPU，仅在多CPU环境下有意义
k %CPU 上次更新到现在的CPU时间占用百分比
l TIME 进程使用的CPU时间总计，单位秒
m TIME+ 进程使用的CPU时间总计，单位1/100秒
n %MEM 进程使用的物理内存百分比
o VIRT 进程使用的虚拟内存总量，单位kb。VIRT=SWAP+RES
p SWAP 进程使用的虚拟内存中，被换出的大小，单位kb。
q RES 进程使用的、未被换出的物理内存大小，单位kb。RES=CODE+DATA
r CODE 可执行代码占用的物理内存大小，单位kb
s DATA 可执行代码以外的部分(数据段+栈)占用的物理内存大小，单位kb
t SHR 共享内存大小，单位kb
u nFLT 页面错误次数
v nDRT 最后一次写入到现在，被修改过的页面数。
w S 进程状态。
D=不可中断的睡眠状态
R=运行
S=睡眠
T=跟踪/停止
Z=僵尸进程
x COMMAND 命令名/命令行
y WCHAN 若该进程在睡眠，则显示睡眠中的系统函数名
z Flags 任务标志，参考sched.h

默认情况下仅显示比较重要的 PID、USER、PR、NI、VIRT、RES、SHR、S、%CPU、%MEM、TIME+、COMMAND列。可以通过下面的快捷键来更改显示内容。

更改显示内容
通过 f 键可以选择显示的内容。按 f 键之后会显示列的列表，按 a-z 即可显示或隐藏对应的列，最后按回车键确定。

按 o 键可以改变列的显示顺序。按小写的a-z 可以将相应的列向右移动，而大写的A-Z 可以将相应的列向左移动。最后按回车键确定。

按大写的 F 或 O 键，然后按 a-z 可以将进程按照相应的列进行排序。而大写的R 键可以将当前的排序倒转。

命令使用

1．工具（命令）名称
top
2．工具（命令）作用
显示系统当前的进程和其他状况；top是一个动态显示过程,即可以通过用户按键来不断刷新当前状态.如果在前台执行该命令,它将独占前台,直到用户终止该程序为止. 比较准确的说,top命令提供了实时的对系统处理器的状态监视.它将显示系统中CPU最“敏感”的任务列表.该命令可以按CPU使用.内存使用和执行时间对任务进行排序；而且该命令的很多特性都可以通过交互式命令或者在个人定制文件中进行设定.
3．环境设置
在Linux下使用。
4．使用方法
4．1使用格式
top [-] [d] [p] [q] [c] [C] [S] [s] [n]
4．2参数说明
d 指定每两次屏幕信息刷新之间的时间间隔。当然用户可以使用s交互命令来改变之。
p 通过指定监控进程ID来仅仅监控某个进程的状态。
q该选项将使top没有任何延迟的进行刷新。如果调用程序有超级用户权限，那么top将以尽可能高的优先级运行。
S 指定累计模式
s 使top命令在安全模式中运行。这将去除交互命令所带来的潜在危险。
i 使top不显示任何闲置或者僵死进程。
c 显示整个命令行而不只是显示命令名
4.3其他
　　下面介绍在top命令执行过程中可以使用的一些交互命令。从使用角度来看，熟练的掌握这些命令比掌握选项还重要一些。这些命令都是单字母的，如果在命令行选项中使用了s选项，则可能其中一些命令会被屏蔽掉。
Ctrl+L 擦除并且重写屏幕。
h或者? 显示帮助画面，给出一些简短的命令总结说明。
k 终止一个进程。系统将提示用户输入需要终止的进程PID，以及需要发送给该进程什么样的信号。一般的终止进程可以使用15信号；如果不能正常结束那就使用信号9强制结束该进程。默认值是信号15。在安全模式中此命令被屏蔽。
i 忽略闲置和僵死进程。这是一个开关式命令。
q 退出程序。
r 重新安排一个进程的优先级别。系统提示用户输入需要改变的进程PID以及需要设置的进程优先级值。输入一个正值将使优先级降低，反之则可以使该进程拥有更高的优先权。默认值是10。
S 切换到累计模式。
s 改变两次刷新之间的延迟时间。系统将提示用户输入新的时间，单位为s。如果有小数，就换算成m s。输入0值则系统将不断刷新，默认值是5s。需要注意的是如果设置太小的时间，很可能会引起不断刷新，从而根本来不及看清显示的情况，而且系统负载也会大大增加。
f或者F 从当前显示中添加或者删除项目。
o或者O 改变显示项目的顺序。
l 切换显示平均负载和启动时间信息。
m 切换显示内存信息。
t 切换显示进程和CPU状态信息。
c 切换显示命令名称和完整命令行。
M 根据驻留内存大小进行排序。
P 根据CPU使用百分比大小进行排序。
T 根据时间/累计时间进行排序。
W 将当前设置写入~/.toprc文件中。这是写top配置文件的推荐方法。
关于load average：
命令输出的最后内容表示在过去的1、5、15分钟内运行队列中的平均进程数量。
一般来说只要每个CPU的当前活动进程数不大于3那么系统的性能就是良好的，如果每个CPU的任务数大于5，那么就表示这台机器的性能有严重问题。对于上面的例子来说，假设系统有两个CPU，那么其每个CPU的当前任务数为：8.13/2=4.065。这表示该系统的性能是可以接受的。