linux c程序获取cpu使用率及内存使用情况

 

linux c程序获取cpu使用率及内存使用情况

2009-05-17 23:10

想获取一下目标机运行时linux系统的硬件占用情况，写了这几个小程序，以后直接用了。
方法就是读取proc下的文件来获取了。 cpu使用率：    /proc/stat ，内存使用情况：      /proc/meminfo
看程序 ：
/***************************************************************
*    @file:        statusinfo.c
*
*    @brief:        从linux系统获取cpu及内存使用情况
*
*    @version    1.0
*
***************************************************************/
typedef struct PACKED         //定义一个cpu occupy的结构体
{
char name[20];      //定义一个char类型的数组名name有20个元素
unsigned int user; //定义一个无符号的int类型的user
unsigned int nice; //定义一个无符号的int类型的nice
unsigned int system;//定义一个无符号的int类型的system
unsigned int idle; //定义一个无符号的int类型的idle
}CPU_OCCUPY;

typedef struct PACKED         //定义一个mem occupy的结构体
{
char name[20];      //定义一个char类型的数组名name有20个元素
unsigned long total; 
char name2[20];
unsigned long free;                       
}MEM_OCCUPY;

get_memoccupy (MEM_OCCUPY *mem) //对无类型get函数含有一个形参结构体类弄的指针O
{
    FILE *fd;          
    int n;             
    char buff[256];   
    MEM_OCCUPY *m;
    m=mem;
                                                                                                              
    fd = fopen ("/proc/meminfo", "r"); 
      
    fgets (buff, sizeof(buff), fd); 
    fgets (buff, sizeof(buff), fd); 
    fgets (buff, sizeof(buff), fd); 
    fgets (buff, sizeof(buff), fd); 
    sscanf (buff, "%s %u %s", m->name, &m->total, m->name2); 
    
    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 
    sscanf (buff, "%s %u", m->name2, &m->free, m->name2); 
    
    fclose(fd);     //关闭文件fd
}

int cal_cpuoccupy (CPU_OCCUPY *o, CPU_OCCUPY *n) 
{   
    unsigned long od, nd;    
    unsigned long id, sd;
    int cpu_use = 0;   
    
    od = (unsigned long) (o->user + o->nice + o->system +o->idle);//第一次(用户+优先级+系统+空闲)的时间再赋给od
    nd = (unsigned long) (n->user + n->nice + n->system +n->idle);//第二次(用户+优先级+系统+空闲)的时间再赋给od
      
    id = (unsigned long) (n->user - o->user);    //用户第一次和第二次的时间之差再赋给id
    sd = (unsigned long) (n->system - o->system);//系统第一次和第二次的时间之差再赋给sd
    if((nd-od) != 0)
    cpu_use = (int)((sd+id)*10000)/(nd-od); //((用户+系统)乖100)除(第一次和第二次的时间差)再赋给g_cpu_used
    else cpu_use = 0;
    //printf("cpu: %u/n",cpu_use);
    return cpu_use;
}

get_cpuoccupy (CPU_OCCUPY *cpust) //对无类型get函数含有一个形参结构体类弄的指针O
{   
    FILE *fd;         
    int n;            
    char buff[256]; 
    CPU_OCCUPY *cpu_occupy;
    cpu_occupy=cpust;
                                                                                                               
    fd = fopen ("/proc/stat", "r"); 
    fgets (buff, sizeof(buff), fd);
    
    sscanf (buff, "%s %u %u %u %u", cpu_occupy->name, &cpu_occupy->user, &cpu_occupy->nice,&cpu_occupy->system, &cpu_occupy->idle);
    
    fclose(fd);     
}

int main()
{
    CPU_OCCUPY cpu_stat1;
    CPU_OCCUPY cpu_stat2;
    MEM_OCCUPY mem_stat;
    int cpu;
    
    //获取内存
    get_memoccupy ((MEM_OCCUPY *)&mem_stat);
    
    //第一次获取cpu使用情况
    get_cpuoccupy((CPU_OCCUPY *)&cpu_stat1);
    sleep(10);
    
    //第二次获取cpu使用情况
    get_cpuoccupy((CPU_OCCUPY *)&cpu_stat2);
    
    //计算cpu使用率
    cpu = cal_cpuoccupy ((CPU_OCCUPY *)&cpu_stat1, (CPU_OCCUPY *)&cpu_stat2);
    
    return 0;
} 

 

 

 

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：

[sailorhzr@builder ~]$ cat /proc/stat  
cpu 432661 13295 86656 422145968 171474 233 5346 
cpu0 123075 2462 23494 105543694 16586 0 4615 
cpu1 111917 4124 23858 105503820 69697 123 371 
cpu2 103164 3554 21530 105521167 64032 106 334 
cpu3 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) 
 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
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）
从系统启动开始累计到当前时刻，核心时间（单位：jiffies）
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）
从系统启动开始累计到当前时刻，硬盘IO等待时间（单位：jiffies） ，
从系统启动开始累计到当前时刻，硬中断时间（单位：jiffies）
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。

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 
 

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_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 
 

###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);