Windows 下使用PDH 获取CPU 使用率

windows下获取cpu 使用率的方法大概有以下这三种:

1. windows 自带的API ，一般包含在头文件windows.h中
2. Performance Data Helper （PDH），性能数据助手
3. Windows Management Instrumentation（WMI），windows管理规范

其他两种方法网上都有相应的例子，读者感兴趣可以自行查阅，这里介绍一下使用pdh库来获取系统性能数据（以cpu使用率为例）的方法。

根据pdh使用的官方文档，使用pdh 库获取性能数据需要执行以下几个步骤：

1. 创建查询（Create a query）
2. 添加查询到计数器（Add counters to the query）
3. 收集性能数据（Collect the performance data）
4. 显示性能数据（Display the performance data）
5. 关闭查询（Close the query）

创建查询

在使用pdh 库之前，我们需要包含相应的头文件和加载相应的库：

#include 
...
#pragma comment(lib,"pdh.lib")

创建查询使用函数是PdhOpenQuery，我们看一下官方文档对于这个函数的定义。

PDH_STATUS PdhOpenQuery(
  _In_  LPCTSTR    szDataSource,
  _In_  DWORD_PTR  dwUserData,
  _Out_ PDH_HQUERY *phQuery
);

• szDataSource
  该参数用来指定日志文件的名字以获取性能数据，一般设置成NULL，表示实时获取数据。
• dwUserData
  和查询相关的值，不特别指定一般也是NULL。
• phQuery
  用于查询的句柄，这个稍后会用到。

好了，接下来就开始查询：

HQUERY query;
PDH_STATUS status = PdhOpenQuery(NULL, NULL, &query);

需要注意的是，如果执行成功，则PdhOpenQuery返回ERROR_SUCCESS，我们可以写个判读语句判读是否执行成功。

if (status != ERROR_SUCCESS)
    cout << "Open Query Error" << endl;

添加查询到计数器

查看文档，对应的函数为 PdhAddCounter，先看一下函数原型。

PDH_STATUS PdhAddCounter(
  _In_  PDH_HQUERY   hQuery,
  _In_  LPCTSTR      szFullCounterPath,
  _In_  DWORD_PTR    dwUserData,
  _Out_ PDH_HCOUNTER *phCounter
);

使用该函数我们可以添加query到计数器中，注意第二个参数，这表示还需要一个完整的计数器路径（szFullCounterPath），这个计数器路径怎么写，文档中也给出了几种方法，我们这里介绍字符串方法。

这种方法直接指定计数器路径为一个字符串，如果总是监视同一个计数器，并且你对计数器路径的的格式和语法比较熟悉，那用这个方法比较合适。

计数器路径的格式如下：

\\Computer\PerfObject(ParentInstance/ObjectInstance#InstanceIndex)\Counter

看了一头雾水是不是？参照官方文档我们一点一点解释。

• Computer
  这个指目标机器的名字或者ip地址，如果是获取本机数据，则可以省略。

• PerfObject
  这个指的是要查询的性能对象，这个性能对象可以是硬件（比如处理器，磁盘，内存），也可以是系统对象（比如进程，线程）

• ParentInstance/ObjectInstance#InstanceIndex
  如果查询的对象存在多实例，路径中就包含这三者。
  举个例子，进程和线程就是多实例对象，因为同一时间能运行多个进程或线程。
  那么如果一个对象有多实例，计数器路径就必须指定到某一个对象实例。

说的再详细点，假设我们要监控Explorer，那格式就是：

(Explorer)

如果要监控该进程下的某个子线程，那格式就是：

(Explorer/0)

如果该进程下的子线程名字都一样，则通过#符号来区分开，需要注意的是，子线程的索引从0开始，但是查询第一个子线程不要写#0，直接写线程名字，从第二个子线程开始才是#1，那么第三个子线程就是#2，以此类推。

(Explorer/0#1)

• Counter
  最后就是这个Counter，这就是你想要查询的计数器。

最终这个格式是什么样子的呢，我们这里要查询的是CPU 的使用率，那就得知道某一刻CPU总的使用时间，格式如下：

\Processor Information(_Total)\% Processor Time

注意% 和Processor 之间有个空格，对于反斜杠’\’，我们要写两次用来转义，实际代码如下。

HCOUNTER counter;
counter = (HCOUNTER *)GlobalAlloc(GPTR, sizeof(HCOUNTER));

status = PdhAddCounter(query, LPCSTR("\\Processor Information(_Total)\\% Processor Time"), NULL, &counter);
if (status != ERROR_SUCCESS)
{
        //...
}

那对于cpu使用率是这种格式，那其他性能计数器是什么格式呢？凭空捏造可造不出来！

其实，对于windows系统，我们打开性能监视器就可以看到，运行窗口输入”perfmon.msc”，如图：

点击确定就可以看到本机系统的性能监视器：

在性能监视器页面，当前显示的是”% Processor Time”,也就是cpu的使用时间，那假如要看内存应该怎么操作？

首先，图表页面右击，选择添加计数器

然后显示如图页面，从下面的列表中找到Memory，然后选择Available MBytes，这表示可用内存（单位：MB），然后点击添加，这样我们就添加了可用内存的计数器。

然后，刚才的监视器页面就多了一条计数器，看到没？

但这还只是图形化的计数器，我们要的是具体的计数器路径呀？
别急，在对应的”Available MBytes”上右击—>属性，就能看到对应的计数器路径了，怎么样，是不是很方便？

知道对应的计数器路径，我们在代码中就可以使用了。

收集性能数据

将query 添加到计数器之后，我们就要开始收集性能数据了，相应函数：

PDH_STATUS PdhCollectQueryData(
  _Inout_ PDH_HQUERY hQuery
);

需要注意的是，大部分像使用率这样的计数器，需要收集两份样本，中间用Sleep()函数间隔1s 或者更久。

PdhCollectQueryData(query);

Sleep(1000);

PdhCollectQueryData(query);

显示性能数据

收集完数据之后，就要将数据显示出来了，函数如下：

PDH_STATUS PdhGetFormattedCounterValue(
  _In_  PDH_HCOUNTER          hCounter,
  _In_  DWORD                 dwFormat,
  _Out_ LPDWORD               lpdwType,
  _Out_ PPDH_FMT_COUNTERVALUE pValue
);

各个参数可以查阅官方文档，我们这里获取CPU的使用率。

PDH_FMT_COUNTERVALUE pdhValue;
DWORD dwValue;

status = PdhGetFormattedCounterValue(counter, PDH_FMT_DOUBLE | PDH_FMT_NOCAP100, &dwValue, &pdhValue);
if (status != ERROR_SUCCESS)
{
    //...
}

对于第二个参数，一般情况下我们使用PDH_FMT_DOUBLE，但是对于计数对象是处理器，我们还需要考虑要不要PDH_FMT_NOCAP100。

如果设置本标记，则计数器的百分比数值的上限可以大于100，例如：多个处理器的使用率。

如果不设置本标记，则计数器的百分比数值的上限为100。

现在，我们可以获取cpu 的使用率了。

cout << pdhValue.doubleValue << endl;

关闭查询

既然打开了查询，那最后就要关闭查询。

PdhCloseQuery(query);

最后照例，放上程序源码（windows8.1 + visual studio2013）。

#pragma comment(lib,"pdh.lib")

#include 
#include 
#include 

using namespace std;

int main(int argc, char **argv)
{
    HQUERY query;
    PDH_STATUS status = PdhOpenQuery(NULL, NULL, &query);

    if (status != ERROR_SUCCESS)
        cout << "Open Query Error" << endl;

    HCOUNTER counter;

    counter = (HCOUNTER *)GlobalAlloc(GPTR, sizeof(HCOUNTER));

    status = PdhAddCounter(query, LPCSTR("\\Processor Information(_Total)\\% Processor Time"), NULL, &counter);

    if (status != ERROR_SUCCESS)
        cout << "Add Counter Error" << endl;

    PdhCollectQueryData(query);

    Sleep(1000);

    PdhCollectQueryData(query);

    PDH_FMT_COUNTERVALUE pdhValue;
    DWORD dwValue;

    status = PdhGetFormattedCounterValue(counter, PDH_FMT_DOUBLE, &dwValue, &pdhValue);
    if (status != ERROR_SUCCESS)
        cout << "Get Value Error" << endl;

    cout << pdhValue.doubleValue << endl;

    PdhCloseQuery(query);

    return 0;
}