Linux 进程CPU占用率和内存占用率编程
2020-10-20 16:56 宋海宾 阅读(968) 评论(0) 编辑 收藏 举报Linux下没有直接可以调用系统函数知道CPU占用和内存占用。那么如何知道CPU和内存信息呢。只有通过proc伪文件系统来实现。
proc伪文件就不介绍了，只说其中4个文件。一个是/proc/stat,/proc/meminfo,/proc/<pid>/status,/proc/<pid>/stat
摘自：http://www.blogjava.net/fjzag/articles/317773.html
/proc/stat:存放系统的CPU时间信息
该文件包含了所有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。不同内核版本中该文件的格式可能不大一致，以下通过实例来说明数据该文件中各字段的含义。
实例数据：2.6.24-24版本上的
fjzag@fjzag-desktop:~$ cat /proc/stat
cpu 38082 627 27594 893908 12256 581 895 0 0
cpu0 22880 472 16855 430287 10617 576 661 0 0
cpu1 15202 154 10739 463620 1639 4 234 0 0
intr 120053 222 2686 0 1 1 0 5 0 3 0 0 0 47302 0 0 34194 29775 0 5019 845 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 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 1434984
btime 1252028243
processes 8113
procs_running 1
procs_blocked 0
第一行的数值表示的是CPU总的使用情况，所以我们只要用第一行的数字计算就可以了。下表解析第一行各数值的含义：
参数 解析（单位：jiffies）
(jiffies是内核中的一个全局变量，用来记录自系统启动一来产生的节拍数，在linux中，一个节拍大致可理解为操作系统进程调度的最小时间片，不同linux内核可能值有不同，通常在1ms到10ms之间)
user (38082) 从系统启动开始累计到当前时刻，处于用户态的运行时间，不包含 nice值为负进程。
nice (627) 从系统启动开始累计到当前时刻，nice值为负的进程所占用的CPU时间
system (27594) 从系统启动开始累计到当前时刻，处于核心态的运行时间
idle (893908) 从系统启动开始累计到当前时刻，除IO等待时间以外的其它等待时间iowait (12256) 从系统启动开始累计到当前时刻，IO等待时间(since 2.5.41)
irq (581) 从系统启动开始累计到当前时刻，硬中断时间(since 2.6.0-test4)
softirq (895) 从系统启动开始累计到当前时刻，软中断时间(since 2.6.0-test4)stealstolen(0) which is the time spent in other operating systems when running in a virtualized environment(since 2.6.11)
guest(0) which is the time spent running a virtual CPU for guest operating systems under the control of the Linux kernel(since 2.6.24)
结论2：总的cpu时间totalCpuTime = user + nice + system + idle + iowait + irq + softirq + stealstolen + guest
可以利用scanf,sscanf,fscanf读取这些信息，具体可以查man proc.我的程序中只取了前4个。
/proc/meminfo：存放系统的内存信息
[ubuntu@root ~]#cat /proc/meminfo
MemTotal: 2061616 kB
MemFree: 1093608 kB
Buffers: 151140 kB
Cached: 479372 kB
SwapCached: 0 kB
Active: 516964 kB
Inactive: 374672 kB
Active(anon): 261412 kB
Inactive(anon): 5604 kB
Active(file): 255552 kB
Inactive(file): 369068 kB
……
别的就不说了，主要看第一个MemTotal,系统总的物理内存，它比真实的物理内存要小一点
/proc/<pid>/status：存放进程的CPU时间信息以及一些综合信息
[ubuntu@root ~]#cat /proc/889/status
Name: Xorg
State: S (sleeping)
Tgid: 889
Pid: 889
PPid: 881
TracerPid: 0
Uid: 0 0 0 0
Gid: 0 0 0 0
FDSize: 256
Groups:
VmPeak: 99036 kB
VmSize: 52424 kB
VmLck: 0 kB
VmHWM: 57004 kB
VmRSS: 45508 kB
VmData: 35668 kB
VmStk: 136 kB
VmExe: 1660 kB
VmLib: 6848 kB
VmPTE: 120 kB
VmPeak是占用虚拟内存的峰值，也就是最高的一个值，而且是虚拟内存，所以有时候会比物理内存要大。PS和TOP指令都是利用VmPeak计算内存占用的。
VmRSS是进程所占用的实际物理内存。
/proc/<pid>/stat：保存着进程的CPU信息。
[ubuntu@root ~]#cat /proc/889/stat
889 (Xorg) S 881 889 889 1031 889 4202752 5307477 0 0 034943 12605 0 0 20 0 1 0 8146 89399296 11377 4294967295 134512640 136211844 3221201472 3221200460 5456930 0 0 3149824 1367369423 3223423286 0 0 17 0 0 0 0 0 0
pid=889 进程号
utime=34943 该任务在用户态运行的时间，单位为jiffies
stime=12605 该任务在核心态运行的时间，单位为jiffies
cutime=0 所有已死线程在用户态运行的时间，单位为jiffies
cstime=0 所有已死在核心态运行的时间，单位为jiffies
可以利用scanf,sscanf,fscanf读取这些信息，具体可以查man proc.
结论3：进程的总Cpu时间processCpuTime = utime + stime + cutime + cstime，该值包括其所有线程的cpu时间。
get_cpu.h #ifdef __cplusplus extern "C"{ #endif #define VMRSS_LINE 15//VMRSS所在行 #define PROCESS_ITEM 14//进程CPU时间开始的项数 typedef struct //声明一个occupy的结构体 { unsigned int user; //从系统启动开始累计到当前时刻，处于用户态的运行时间，不包含 nice值为负进程。 unsigned int nice; //从系统启动开始累计到当前时刻，nice值为负的进程所占用的CPU时间 unsigned int system;//从系统启动开始累计到当前时刻，处于核心态的运行时间 unsigned int idle; //从系统启动开始累计到当前时刻，除IO等待时间以外的其它等待时间iowait (12256) 从系统启动开始累计到当前时刻，IO等待时间(since 2.5.41) }total_cpu_occupy_t; typedef struct { pid_t pid;//pid号 unsigned int utime; //该任务在用户态运行的时间，单位为jiffies unsigned int stime; //该任务在核心态运行的时间，单位为jiffies unsigned int cutime;//所有已死线程在用户态运行的时间，单位为jiffies unsigned int cstime; //所有已死在核心态运行的时间，单位为jiffies }process_cpu_occupy_t; int get_phy_mem(const pid_t p);//获取占用物理内存 int get_total_mem();//获取系统总内存 unsigned int get_cpu_total_occupy();//获取总的CPU时间 unsigned int get_cpu_process_occupy(const pid_t p);//获取进程的CPU时间 const char* get_items(const char* buffer,int ie);//取得缓冲区指定项的起始地址 extern float get_pcpu(pid_t p);//获取进程CPU占用 extern float get_pmem(pid_t p);//获取进程内存占用 extern int get_rmem(pid_t p);//获取真实物理内存 #ifdef __cplusplus
get_cpu.c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <unistd.h> //头文件 #include <assert.h> #include "get_cpu.h" int get_phy_mem(const pid_t p) { char file[64] = {0};//文件名 FILE *fd; //定义文件指针fd char line_buff[256] = {0}; //读取行的缓冲区 sprintf(file,"/proc/%d/status",p);//文件中第11行包含着 fprintf (stderr, "current pid:%d\n", p); fd = fopen (file, "r"); //以R读的方式打开文件再赋给指针fd //获取vmrss:实际物理内存占用 int i; char name[32];//存放项目名称 int vmrss;//存放内存峰值大小 for (i=0;i<VMRSS_LINE-1;i++) { fgets (line_buff, sizeof(line_buff), fd); }//读到第15行 fgets (line_buff, sizeof(line_buff), fd);//读取VmRSS这一行的数据,VmRSS在第15行 sscanf (line_buff, "%s %d", name,&vmrss); fprintf (stderr, "====%s：%d====\n", name,vmrss); fclose(fd); //关闭文件fd return vmrss; } int get_rmem(pid_t p) { return get_phy_mem(p); } int get_total_mem() { char* file = "/proc/meminfo";//文件名 FILE *fd; //定义文件指针fd char line_buff[256] = {0}; //读取行的缓冲区 fd = fopen (file, "r"); //以R读的方式打开文件再赋给指针fd //获取memtotal:总内存占用大小 int i; char name[32];//存放项目名称 int memtotal;//存放内存峰值大小 fgets (line_buff, sizeof(line_buff), fd);//读取memtotal这一行的数据,memtotal在第1行 sscanf (line_buff, "%s %d", name,&memtotal); fprintf (stderr, "====%s：%d====\n", name,memtotal); fclose(fd); //关闭文件fd return memtotal; } float get_pmem(pid_t p) { int phy = get_phy_mem(p); int total = get_total_mem(); float occupy = (phy*1.0)/(total*1.0); fprintf(stderr,"====process mem occupy:%.6f\n====",occupy); return occupy; } unsigned int get_cpu_process_occupy(const pid_t p) { char file[64] = {0};//文件名 process_cpu_occupy_t t; FILE *fd; //定义文件指针fd char line_buff[1024] = {0}; //读取行的缓冲区 sprintf(file,"/proc/%d/stat",p);//文件中第11行包含着 fprintf (stderr, "current pid:%d\n", p); fd = fopen (file, "r"); //以R读的方式打开文件再赋给指针fd fgets (line_buff, sizeof(line_buff), fd); //从fd文件中读取长度为buff的字符串再存到起始地址为buff这个空间里 sscanf(line_buff,"%u",&t.pid);//取得第一项 char* q = get_items(line_buff,PROCESS_ITEM);//取得从第14项开始的起始指针 sscanf(q,"%u %u %u %u",&t.utime,&t.stime,&t.cutime,&t.cstime);//格式化第14,15,16,17项 fprintf (stderr, "====pid%u:%u %u %u %u====\n", t.pid, t.utime,t.stime,t.cutime,t.cstime); fclose(fd); //关闭文件fd return (t.utime + t.stime + t.cutime + t.cstime); } unsigned int get_cpu_total_occupy() { FILE *fd; //定义文件指针fd char buff[1024] = {0}; //定义局部变量buff数组为char类型大小为1024 total_cpu_occupy_t t; fd = fopen ("/proc/stat", "r"); //以R读的方式打开stat文件再赋给指针fd fgets (buff, sizeof(buff), fd); //从fd文件中读取长度为buff的字符串再存到起始地址为buff这个空间里 /*下面是将buff的字符串根据参数format后转换为数据的结果存入相应的结构体参数 */ char name[16];//暂时用来存放字符串 sscanf (buff, "%s %u %u %u %u", name, &t.user, &t.nice,&t.system, &t.idle); fprintf (stderr, "====%s:%u %u %u %u====\n", name, t.user, t.nice,t.system, t.idle); fclose(fd); //关闭文件fd return (t.user + t.nice + t.system + t.idle); } float get_pcpu(pid_t p) { unsigned int totalcputime1,totalcputime2; unsigned int procputime1,procputime2; totalcputime1 = get_cpu_total_occupy(); procputime1 = get_cpu_process_occupy(p); usleep(500000);//延迟500毫秒 totalcputime2 = get_cpu_total_occupy(); procputime2 = get_cpu_process_occupy(p); float pcpu = 100.0*(procputime2 - procputime1)/(totalcputime2 - totalcputime1); fprintf(stderr,"====pcpu:%.6f\n====",pcpu); return pcpu; } const char* get_items(const char* buffer,int ie) { assert(buffer); char* p = buffer;//指向缓冲区 int len = strlen(buffer); int count = 0;//统计空格数 if (1 == ie || ie < 1) { return p; } int i; for (i=0; i<len; i++) { if (' ' == *p) { count++; if (count == ie-1) { p++; break; } } p++; } return p; }
代码 #!/bin/sh #功能：计算CPU的利用率,选取采样点 #计算公式： #方法1：cpu usage=(idle2-idle1)/(cpu2-cpu1)*100 #方法2: cpu usage=[(user_2 +sys_2+nice_2) - (user_1 + sys_1+nice_1)]/(total_2 - total_1)*100 #方法3:(本脚本采用) #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 ##echo user nice system idle iowait irq softirq CPULOG_1=$(awk '/\<cpu\>/{print $2" "$3" "$4" "$5" "$6" "$7" "$8}' /proc/stat) SYS_IDLE_1=$(echo $CPULOG_1 | awk '{print $4}') Total_1=$(echo $CPULOG_1 | awk '{print $1+$2+$3+$4+$5+$6+$7}') sleep 5 CPULOG_2=$(awk '/\<cpu\>/{print $2" "$3" "$4" "$5" "$6" "$7" "$8}' /proc/stat) SYS_IDLE_2=$(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` #method 1 #SYS_USAGE=`expr $SYS_IDLE/$Total*100 |bc -l` #SYS_Rate=`expr 100-$SYS_USAGE |bc -l` #method2 tmp_rate=`expr 1-$SYS_IDLE/$Total | bc -l` SYS_Rate=`expr $tmp_rate*100 | bc -l` #display Disp_SYS_Rate=`expr "scale=3; $SYS_Rate/1" |bc` echo $Disp_SYS_Rate%
