转linux c程序获取cpu使用率及内存使用情况
2011-11-04 16:32
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我们在搞性能测试的时候,对后台服务器的CPU利用率监控是一个常用的手段。服务器的CPU利用率高,则表明服务器很繁忙。如果前台响应时间越来越大,而后台CPU利用率始终上不去,说明在某个地方有瓶颈了,系统需要调优。这个是即使不懂技术的人都容易理解的事情。
上面理解对吗?我个人觉得不十分准确。这个要看后台你测试的进程是什么类型的。如果是计算密集型的进程,当前端压力越来越大的时候,很容易把CPU利用率打上去。但是如果是I/O网络密集型的进程,即使客户端的请求越来越多,但是服务器CPU不一定能上去,这个是你要测试的进程的自然属性决定的。比较常见的就是,大文件频繁读写的cpu开销远小于小文件频繁读写的开销。因为在I/O吞吐量一定时,小文件的读写更加频繁,需要更多的cpu来处理I/O的中断。
在Linux/Unix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。平时所说的CPU利用率是指:CPU执行非系统空闲进程的时间 / CPU总的执行时间。
在Linux的内核中,有一个全局变量:Jiffies。 Jiffies代表时间。它的单位随硬件平台的不同而不同。系统里定义了一个常数HZ,代表每秒种最小时间间隔的数目。这样jiffies的单位就是1/HZ。Intel平台jiffies的单位是1/100秒,这就是系统所能分辨的最小时间间隔了。每个CPU时间片,Jiffies都要加1。 CPU的利用率就是用执行用户态+系统态的Jiffies除以总的Jifffies来表示。
在Linux系统中,可以用/proc/stat文件来计算cpu的利用率(详细的解释可参考:http://www.linuxhowtos.org/System/procstat.htm)。这个文件包含了所有CPU活动的信息,该文件中的所有值都是从系统启动开始累计到当前时刻。
如:
输出解释
CPU 以及CPU0、CPU1、CPU2、CPU3每行的每个参数意思(以第一行为例)为:
CPU时间=user+system+nice+idle+iowait+irq+softirq
“intr”这行给出中断的信息,第一个为自系统启动以来,发生的所有的中断的次数;然后每个数对应一个特定的中断自系统启动以来所发生的次数。
“ctxt”给出了自系统启动以来CPU发生的上下文交换的次数。
“btime”给出了从系统启动到现在为止的时间,单位为秒。
“processes (total_forks) 自系统启动以来所创建的任务的个数目。
“procs_running”:当前运行队列的任务的数目。
“procs_blocked”:当前被阻塞的任务的数目。
那么CPU利用率可以使用以下两个方法。先取两个采样点,然后计算其差值:
以下用分别用bash和perl做的一个cpu利用率的计算:
本人注:以下代码则采用公式为:
###bash 代码
###perl 代码
上面理解对吗?我个人觉得不十分准确。这个要看后台你测试的进程是什么类型的。如果是计算密集型的进程,当前端压力越来越大的时候,很容易把CPU利用率打上去。但是如果是I/O网络密集型的进程,即使客户端的请求越来越多,但是服务器CPU不一定能上去,这个是你要测试的进程的自然属性决定的。比较常见的就是,大文件频繁读写的cpu开销远小于小文件频繁读写的开销。因为在I/O吞吐量一定时,小文件的读写更加频繁,需要更多的cpu来处理I/O的中断。
在Linux/Unix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。平时所说的CPU利用率是指:CPU执行非系统空闲进程的时间 / CPU总的执行时间。
在Linux的内核中,有一个全局变量:Jiffies。 Jiffies代表时间。它的单位随硬件平台的不同而不同。系统里定义了一个常数HZ,代表每秒种最小时间间隔的数目。这样jiffies的单位就是1/HZ。Intel平台jiffies的单位是1/100秒,这就是系统所能分辨的最小时间间隔了。每个CPU时间片,Jiffies都要加1。 CPU的利用率就是用执行用户态+系统态的Jiffies除以总的Jifffies来表示。
在Linux系统中,可以用/proc/stat文件来计算cpu的利用率(详细的解释可参考:http://www.linuxhowtos.org/System/procstat.htm)。这个文件包含了所有CPU活动的信息,该文件中的所有值都是从系统启动开始累计到当前时刻。
如:
[sailorhzr@builder ~]$ cat /proc/stat cpu 432661 13295 86656 422145968 171474 233 5346 cpu 0 123075 2462 23494 105543694 16586 0 4615 cpu 1 111917 4124 23858 105503820 69697 123 371 cpu 2 103164 3554 21530 105521167 64032 106 334 cpu 3 94504 3153 17772 105577285 21158 4 24 intr 1065711094 1057275779 92 0 6 6 0 4 0 3527 0 0 0 70 0 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 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 7376958 0 0 0 0 0 0 0 1054602 0 0 0 0 0 0 0 30 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 ctxt 19067887 btime 1139187531 processes 270014 procs_running 1 procs_blocked 0
输出解释
CPU 以及CPU0、CPU1、CPU2、CPU3每行的每个参数意思(以第一行为例)为:
参数 | 解释 |
user (432661) nice (13295) system (86656) idle (422145968) iowait (171474) irq (233) softirq (5346) | 用户态的CPU时间(单位:jiffies) ,不包含 nice值为负进程。1jiffies=0.01秒 nice值为负的进程所占用的CPU时间(单位:jiffies) 从系统启动开始累计到当前时刻,核心时间(单位:jiffies) IO等待时间以外其它等待时间(单位:jiffies) IO等待时间(单位:jiffies) , 硬中断时间(单位:jiffies) 软中断时间(单位:jiffies) |
“intr”这行给出中断的信息,第一个为自系统启动以来,发生的所有的中断的次数;然后每个数对应一个特定的中断自系统启动以来所发生的次数。
“ctxt”给出了自系统启动以来CPU发生的上下文交换的次数。
“btime”给出了从系统启动到现在为止的时间,单位为秒。
“processes (total_forks) 自系统启动以来所创建的任务的个数目。
“procs_running”:当前运行队列的任务的数目。
“procs_blocked”:当前被阻塞的任务的数目。
那么CPU利用率可以使用以下两个方法。先取两个采样点,然后计算其差值:
cpu usage=(idle 2 -idle 1 )/(cpu 2 -cpu 1 )* 100 cpu usage=[(user_ 2 +sys_ 2 +nice_ 2 ) - (user_ 1 + sys_ 1 +nice_ 1 )]/(total_ 2 - total_ 1 )* 100
以下用分别用bash和perl做的一个cpu利用率的计算:
本人注:以下代码则采用公式为:
total_ 0 USER[ 0 ]+NICE[ 0 ]+SYSTEM[ 0 ]+IDLE[ 0 ]+IOWAIT[ 0 ]+IRQ[ 0 ]+SOFTIRQ[ 0 ] total_ 1 =USER[ 1 ]+NICE[ 1 ]+SYSTEM[ 1 ]+IDLE[ 1 ]+IOWAIT[ 1 ]+IRQ[ 1 ]+SOFTIRQ[ 1 ] cpu usage=(IDLE[ 0 ]-IDLE[ 1 ]) / (total_ 0 -total_ 1 ) * 100
###bash 代码
CODE: #!/bin/sh ##echo user nice system idle iowait irq softirq CPULOG_1=$(cat /proc/stat | grep 'cpu ' | awk '{print $2" "$3" "$4" "$5" "$6" "$7" "$8}' ) SYS_IDLE_1=$(echo $CPULOG_1 | awk '{print $4}' ) Total_1=$(echo $CPULOG_1 | awk '{print $1+$2+$3+$4+$5+$6+$7}' ) sleep 5 CPULOG_2=$(cat /proc/stat | grep 'cpu ' | awk '{print $2" "$3" "$4" "$5" "$6" "$7" "$8}' ) SYS_IDLE_2=$(echo $CPULOG_2 | awk '{print $4}' ) Total_2=$(echo $CPULOG_2 | awk '{print $1+$2+$3+$4+$5+$6+$7}' ) SYS_IDLE=`expr $SYS_IDLE_2 - $SYS_IDLE_1 ` Total=`expr $Total_2 - $Total_1 ` SYS_USAGE=`expr $SYS_IDLE / $Total *100 |bc -l` SYS_Rate=`expr 100- $SYS_USAGE |bc -l` Disp_SYS_Rate=`expr "scale=3; $SYS_Rate/1" |bc` echo $Disp_SYS_Rate %
###perl 代码
#!/usr/bin/perl use warnings; $SLEEPTIME =5; if (-e "/tmp/stat" ) { unlink "/tmp/stat" ; } open (JIFF_TMP, ">>/tmp/stat" ) || die "Can't open /proc/stat file!/n" ; open (JIFF, "/proc/stat" ) || die "Can't open /proc/stat file!/n" ; @jiff_0 =<JIFF>; print JIFF_TMP $jiff_0 [0] ; close (JIFF); sleep $SLEEPTIME ; open (JIFF, "/proc/stat" ) || die "Can't open /proc/stat file!/n" ; @jiff_1 =<JIFF>; print JIFF_TMP $jiff_1 [0]; close (JIFF); close (JIFF_TMP); @USER =`awk '{print /$2}' "/tmp/stat" `; @NICE =`awk '{print /$3}' "/tmp/stat" `; @SYSTEM =`awk '{print /$4}' "/tmp/stat" `; @IDLE =`awk '{print /$5}' "/tmp/stat" `; @IOWAIT =`awk '{print /$6}' "/tmp/stat" `; @IRQ =`awk '{print /$7}' "/tmp/stat" `; @SOFTIRQ =`awk '{print /$8}' "/tmp/stat" `; $JIFF_0 = $USER [0]+ $NICE [0]+ $SYSTEM [0]+ $IDLE [0]+ $IOWAIT [0]+ $IRQ [0]+ $SOFTIRQ [0]; $JIFF_1 = $USER [1]+ $NICE [1]+ $SYSTEM [1]+ $IDLE [1]+ $IOWAIT [1]+ $IRQ [1]+ $SOFTIRQ [1]; $SYS_IDLE =( $IDLE [0]- $IDLE [1]) / ( $JIFF_0 - $JIFF_1 ) * 100; $SYS_USAGE =100 - $SYS_IDLE ; printf ( "The CPU usage is %1.2f%%/n" , $SYS_USAGE );
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