CPU使用率和负载

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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。

cpu的利用率

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。

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# cat /proc/stat 0 1 2 3 4 5 6 7 cpu  13295 86656   233 5346 cpu0  2462 23494  16586 0 4615 cpu1  4124 23858  69697 123 371 cpu2  3554 21530  64032 106 334 cpu3 94504 3153 17772  21158 4 24 intr   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  0 0 0 0 0 0 0  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  btime  processes  procs_running 1 procs_blocked 0

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输出解释

讯享网1 从系统启动开始累计到当前时刻，用户态的CPU时间（单位：jiffies） ，不包含 nice值为负进程。1jiffies=0.01秒 2 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（单位：jiffies） 3 从系统启动开始累计到当前时刻，核心时间（单位：jiffies） 4 从系统启动开始累计到当前时刻，除硬盘IO等待时间以外其它等待时间（单位：jiffies） 5 从系统启动开始累计到当前时刻，硬盘IO等待时间（单位：jiffies） ， 6 从系统启动开始累计到当前时刻，硬中断时间（单位：jiffies） 7 从系统启动开始累计到当前时刻，软中断时间（单位：jiffies） 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。

CPU利用率计算

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=(idle2-idle1)/(cpu2-cpu1)*100 cpu usage=[(user_2 +sys_2+nice_2) - (user_1 + sys_1+nice_1)]/(total_2 - total_1)*100

公式

讯享网 total_0USER[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

总CPU使用率

#!/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+$7}') sleep 1 CPULOG_2=$(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%

获得全部CPU相关的user sys wait hirq sirq util

讯享网#cat cpu.sh COLLECT_DIR=$(cd $(dirname $0}); pwd); BASE_DIR=$(cd $COLLECT_DIR;cd ..;pwd); source $BASE_DIR/libs/function.sh CALCULATE_CPU(){ #echo user nice system idle iowait irq softirq CPULOG_1=$(cat $READ_FILE | grep 'cpu ' | awk '{print $2" "$3" "$4" "$5" "$6" "$7" "$8}') total_1=$(echo $CPULOG_1 | awk '{print $1+$2+$3+$4+$5+$6+$7}') old_processes=$(cat /proc/stat |grep -w "processes" | awk '{print $2}') read user_1 nice_1 sys_1 idle_1 iowait_1 hard_1 soft_1 <<< `echo "$CPULOG_1" |awk '{print $1,$2,$3,$4,$5,$6,$7}'` sleep 1 CPULOG_2=$(cat /proc/stat | grep 'cpu ' | awk '{print $2" "$3" "$4" "$5" "$6" "$7" "$8}') total_2=$(echo $CPULOG_2 | awk '{print $1+$2+$3+$4+$5+$6+$7}') new_processes=$(cat /proc/stat |grep -w "processes" | awk '{print $2}') read user_2 nice_2 sys_2 idle_2 iowait_2 hard_2 soft_2 <<< `echo "$CPULOG_2" |awk '{print $1,$2,$3,$4,$5,$6,$7}'` #OFFSET total_offset=`BC_SUBTRACTION $total_2 $total_1` user_offset=`BC_SUBTRACTION $user_2 $user_1` sys_offset=`BC_SUBTRACTION $sys_2 $sys_1` idle_offset=`BC_SUBTRACTION $idle_2 $idle_1` iowait_offset=`BC_SUBTRACTION $iowait_2 $iowait_1` hard_offset=`BC_SUBTRACTION $hard_2 $hard_1` soft_offset=`BC_SUBTRACTION $soft_2 $soft_1` #RESULT idle_util=`BC_DIVISION_100 $idle_offset $total_offset` util=`BC_SUBTRACTION 100 $idle_util` sys=`BC_DIVISION_100 $sys_offset $total_offset` user=`BC_DIVISION_100 $user_offset $total_offset` iowait=`BC_DIVISION_100 $iowait_offset $total_offset` hirq=`BC_DIVISION_100 $hard_offset $total_offset` sirq=`BC_DIVISION_100 $soft_offset $total_offset` processes=`BC_SUBTRACTION $new_processes $old_processes` #MESG MESG "cpu使用" "sys" $sys "%" MESG "cpu使用" "user" $user "%" MESG "cpu使用" "iowait" $iowait "%" MESG "cpu使用" "hirq" $hirq "%" MESG "cpu使用" "sirq" $sirq "%" MESG "cpu使用" "util" $util "%" } LOOP_CPU(){ while [[ 1 == 1 ]];do sleep $INTERVAL CALCULATE_CPU done } MAIN(){ READ_FILE="/proc/stat" #注意，每个子脚本，这里是不同的! PID_KEY_NAME="CPU_PID" TIMEOUT LOOP_CPU } MAIN

单CPU使用率

CPU负载

获取方法：

#cat /proc/loadavg 0.00 0.03 0.05 1/690 1014

sysinfo获得cpu load数据

但是注意，这个方法，不适用于容器

讯享网[ /home/ahao.mah/gotby/tool] #cat sysinfo.c #include <stdio.h> #include <sys/sysinfo.h> int main(int argc, char *agrv[]) { struct sysinfo s_info; int error; error = sysinfo(&s_info); printf("load1: %f load5: %f load10: %f ", (double)s_info.loads[0]/65536.0, (double)s_info.loads[1]/65536.0, (double)s_info.loads[2]/65536.0); printf("available: %lu ", s_info.freeram/1024); printf("total: %lu ", s_info.totalram/1024); printf("mem_unit: %u ", s_info.mem_unit)/1024; return 0; }

[ /home/ahao.mah/gotby/tool] #./sysinfo load1: 0.002930 load5: 0.030762 load10: 0.045410 available:  total:  mem_unit: 1