计算 Linux CPU 利用率

宋天伦

发布于 2020-07-16 15:30:07

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发布于 2020-07-16 15:30:07

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在 Linux 系统中的 /proc/stat 文件中存储了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。

$ cat /proc/stat 
cpu  1594121 406 1239990 396233700 162305 0 3641 0 0 0
cpu0 761327 194 604191 198151599 83873 0 1789 0 0 0
cpu1 832793 211 635798 198082101 78432 0 1852 0 0 0
intr 985115307 38 10 0 0 58 0 3 0 0 0 0 36 15 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 2473171 42 0 862348 0 57 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 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 1896726060
btime 1592793001
processes 63407
procs_running 1
procs_blocked 0
softirq 191297272 3 90057502 70 10686595 0 0 34 51485476 0 39067592

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）	当前值
name	设备名。	cpu
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。	1594121
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。	406
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。	1239990
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。	396233700
iowait	从系统启动开始累计到当前时刻，IO等待时间。	162305
irq	从系统启动开始累计到当前时刻，硬中断时间。	0
softirq	从系统启动开始累计到当前时刻，软中断时间。	3641
stealstolen	从系统启动开始累积到当前时刻，在虚拟环境运行时花费在其他操作系统的时间。	0
guest	从系统启动开始累积到当前时刻，在Linux内核控制下的操作系统虚拟cpu花费的时间。	0
guest_nice	从系统启动开始累积到当前时刻，在Linux内核控制下的操作系统虚拟cpu花费在nice进程上的时间。	0

注：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

totalCpuTime = user + nice + system + idle + iowait + irq + softirq + stealstolen + guest + guest_nice

cpu使用率计算：

请在一段时间内（推荐：必须大于0s，小于等于1s），获取两次cpu时间分配信息。
计算两次的cpu总时间：total_2 - total_1
计算两次的cpu剩余时间：idle_2 - idle_1
计算两次的cpu使用时间：used = (total_2 - total_1) - (idle_2 - idle_1)
cpu使用率 = 使用时间 / 总时间 100% = used / total 100%

us: User time       -> %us = (User + Nice) / totalCpuTime * 100%
sy: System time     -> %sy = (System + Hard Irq + SoftIRQ) / totalCpuTime
ni: Nick time       -> %ni = (Nice) / totalCpuTime * 100%
id: Idle time       -> %id = (Idle) / totalCpuTime * 100%
wa: Waiting time    -> %wa = (Waiting) / totalCputTime * 100%
hi: Hard Irq time   -> %hi = (Hard Irq) / totalCpuTime * 100%
si: SoftIrq time    -> %si = (SoftRQ) / totalCpuTime * 100%
st: Steal time      -> %st = (Steal) / totalCputTime * 100%