Linux平台Cpu使用率的计算

另外可以参考几篇文章：
Linux平台Cpu使用率的计算
一个用了统计CPU 内存 硬盘 使用率的shell脚本
linux下统计某个进程的CPU占用和内存使用
linux系统/proc/stat信息与top的cup信息的联系及区别
shell脚本案例（三）利用top命令精确监控cpu使用率

一. 概述

1.1 CPU时间

cpu指标	含义
user	用户态时间
nice	用户态时间(低优先级，nice>0)
system	内核态时间
idle	空闲时间
iowait	I/O等待时间
irq	硬中断
softirq	软中断

iowait时间是不可靠值，理由如下：

• CPU不会等待I/O执行完成，而iowait是等待I/O完成的时间。 当CPU进入idle状态，很可能会调度另一个task执行，所以iowait计算时间偏小；
• 多核CPU，iowait的计算并非某一个核，因此计算每一个cpu的iowait非常困难；

相关资料：http://man7.org/linux/man-pages/man5/proc.5.html

二. proc/stat

proc/stat节点记录的是系统进程整体的统计信息

2.1 stat数据

Gityuan$ adb shell cat /proc/stat
//CPU指标：user，nice, system, idle, iowait, irq, softirq
cpu  130216 19944 162525 1491240 3784 24749 17773 0 0 0
cpu0 40321 11452 49784 403099 2615 6076 6748 0 0 0
cpu1 26585 2425 36639 151166 404 2533 3541 0 0 0
cpu2 22555 2957 31482 152460 330 2236 2473 0 0 0
cpu3 15232 1243 20945 153740 303 1985 3432 0 0 0
cpu4 5903 595 6017 157410 30 10959 605 0 0 0
cpu5 4716 380 3794 157909 23 118 181 0 0 0
cpu6 8001 515 8995 157571 48 571 180 0 0 0
cpu7 6903 377 4869 157885 31 271 613 0 0 0

intr ...
ctxt 22523049
btime 1500827856
processes 23231
procs_running 1
procs_blocked 0
softirq 3552900 843593 733695 19691 93143 468832 12783 257382 610426 0 513355

时间单位，sysconf(_SC_CLK_TCK)一般地定义为jiffies(一般地等于10ms)

2.2 说明

1. intr：系统启动以来的所有interrupts的次数情况
2. ctxt: 系统上下文切换次数
3. btime：启动时长(单位:秒)，从Epoch(即1970零时)开始到系统启动所经过的时长，每次启动会改变。
   • 此处指为1500827856，转换北京时间为2017/7/24 0:37:36
4. processes：系统启动后所创建过的进程数量。当短时间该值特别大，系统可能出现异常
5. procs_running：处于Runnable状态的进程个数
6. procs_blocked：处于等待I/O完成的进程个数

另外：

cat /proc/uptime
82044.14 215440.94

• 第一个值代表从开机到现在的累积时间(单位为秒), 开机后运行82044秒
• 第二个值代表从开机到现在的CPU空闲时间，单位为秒

技巧：结合btime获取当前的绝对时间,1500827856 + 82044 = 1500909900， 转换成北京时间2017/7/24 23:25:00，也就是当前执行命令cat /proc/uptime的时间点。

三. proc/[pid]>/stat

proc//stat用于获取某一个进程的统计信息，实现过程见fs/proc/array.c的do_task_stat()

3.1 stat数据

Gityuan$ adb shell cat /proc/8385/stat
1557 (system_server) S 823 823 0 0 -1 1077952832 //1~9
2085481 15248 2003 27 166114 129684 26 30  //10~17
10 -10 221 0 2284 2790821888 93087 18446744073709551615 //18~25
1 1 0 0 0 0 6660 0 36088 0 0 0 17 3 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

3.2 解释

1. pid： 进程ID.
2. comm: task_struct结构体的进程名
3. state: 进程状态, 此处为S
4. ppid: 父进程ID （父进程是指通过fork方式，通过clone并非父进程）
5. pgrp：进程组ID
6. session：进程会话组ID
7. tty_nr：当前进程的tty终点设备号
8. tpgid：控制进程终端的前台进程号
9. flags：进程标识位，定义在include/linux/sched.h中的PF_*, 此处等于1077952832
10. minflt： 次要缺页中断的次数，即无需从磁盘加载内存页. 比如COW和匿名页
11. cminflt：当前进程等待子进程的minflt
12. majflt：主要缺页中断的次数，需要从磁盘加载内存页. 比如map文件
13. majflt：当前进程等待子进程的majflt
14. utime: 该进程处于用户态的时间，单位jiffies，此处等于166114
15. stime: 该进程处于内核态的时间，单位jiffies，此处等于129684
16. cutime：当前进程等待子进程的utime
17. cstime: 当前进程等待子进程的utime
18. priority: 进程优先级, 此次等于10.
19. nice: nice值，取值范围[19, -20]，此处等于-10
20. num_threads: 线程个数, 此处等于221
21. itrealvalue: 该字段已废弃，恒等于0
22. starttime：自系统启动后的进程创建时间，单位jiffies，此处等于2284
23. vsize：进程的虚拟内存大小，单位为bytes
24. rss: 进程独占内存+共享库，单位pages，此处等于93087
25. rsslim: rss大小上限

说明：

• 第10~17行主要是随着时间而改变的量；
• 内核时间单位，sysconf(_SC_CLK_TCK)一般地定义为jiffies(一般地等于10ms)
• starttime: 此值单位为jiffies, 结合/proc/stat的btime，可知道每一个线程启动的时间点
  • 1500827856 + 2284/100 = 1500827856, 转换成北京时间为2017/7/24 0:37:58

第四行数据很少使用,只说一下该行第7至9个数的含义:

• signal：即将要处理的信号，十进制，此处等于6660
• blocked：阻塞的信号，十进制
• sigignore：被忽略的信号，十进制，此处等于36088

作者：锐心凌志
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