procps-ng 3.3.10 源代码分析 - top （一）

本文的主要目的是分析top的进程CPU占用率是如何计算的。

1 main()

main()的步骤如下.

• 调用before()做一些初始化工作，如本地化。
• 调用configs_read()从文件读配置项
• 调用parse_args()解析命令选项
• 调用whack_terminal()设置终端
• 最后，最重要的事，是在while()循环中，完成每一轮采样并显示。
  • 调用frame_make()，计算各个运行数据并显示。
  • 调用函数ioa()。它在内部调用select()作延时操作，参数是变量ts，这是采样的时间间隔。

struct timespec ts；

ts的值是可以通过命令选项-d 指定。如下面的命令选项指定采样间隔为3.5秒。如果没有指定，则使用缺省值1.5秒。

$ top -d 3.5

• 调用do_key()，看看用户按了什么键。如果按了，则调用相应的处理函数，调整top的输出样式。

2 frame_make()

frame_make()的步骤如下。这里分析的重点是proces_refresh()和window_show()。

• 调用sysinfo_refresh()，得到全局相关的数据。
• 调用procs_refresh()，得到进程相关的数据。
• 调用summary_show()，显示全局的数据。
• 调用window_show()，在多个子窗口，用不同样式，显示进程相关的数据。这里的分析只有一个窗口。

前面说到，main()的采样间隔由select()的参数指定，但这只是第二轮以后的情况。因为每轮采样计算的是与前值的差值，而第一轮是没有前值的。

top的解决办法是在第一轮之前，调用procs_refresh()设置初值，并调用usleep()，全局常量LIB_USLEEP作为第一轮的采样间隔。这个采样间隔值只有0.15秒，且用户无法改变。

#define LIB_USLEEP  150000  // microseconds

procs_refresh();
usleep(LIB_USLEEP);

所以top每轮的采样间隔如下图所示。第1轮采样间隔是0.15秒，用户不能改变；第2轮以后的采样间隔是1.5秒，用户可以通过命令选项-d改变。

3 top对命令选项 -b -n 1 -p 的处理

• top可以通过命令行选项 -b指定批处理模式，也就是不接收用户输入；可以通过选项 -n 1指定只进行一轮采样。可以通过选项 -p 只处理一个进程。

$ top -b -n 1 -p 

如前所说，第1轮的采样间隔只有0.15s。

• 除了R，进程还有几种可能的运行状态，如S，这可能是因为进程调用某些系统函数。比如select()、sleep()都可能将进程置于睡眠状态S，这时进程不分配时间片，也就是不占用cpu。

• 结合以上两条，如果在这0.15秒内，进程进入睡眠状态，它的cpu占用率就是0。

• 后面还会看到，top打印cpu占用率的百分数时，只打印一位小数。所以cpu占用率小于0.1%时也会显示0.0%。这样进一步增加了cpu占用率为0的概率。

4 sysinfo_refresh()

sysinfo_refresh()得到本轮采样的全局数据，如内存相关的数据。

• 调用meminfo()。它从/proc/meminfo读取数据。

5 summary_show()

summary_show()显示本轮采样的全局数据。

• 调用cpus_refresh()。多cpu核架构下，它从/proc/stat得到所有cpu核的数据。
• 调用simmary_hlp()，显示全局数据。