单核情况下Cpu使用率的计算
基本思想
通过读取/proc/stat 、/proc/<pid>/stat、/proc/<pid>/task/<tid>/stat以及/proc/cpuinfo这几个文件获取总的Cpu时间、进程的Cpu时间、线程的Cpu时间以及Cpu的个数的信息，然后通过一定的算法进行计算(采样两个足够短的时间间隔的Cpu快照与进程快照来计算进程的Cpu使用率)。
总的Cpu使用率计算
计算方法：
1、 采样两个足够短的时间间隔的Cpu快照，分别记作t1,t2，其中t1、t2的结构均为：
(user、nice、system、idle、iowait、irq、softirq、stealstolen、guest)的9元组;
2、 计算总的Cpu时间片totalCpuTime
a) 把第一次的所有cpu使用情况求和，得到s1;
b) 把第二次的所有cpu使用情况求和，得到s2;
c) s2 - s1得到这个时间间隔内的所有时间片，即totalCpuTime = j2 - j1 ;
3、计算空闲时间idle
idle对应第四列的数据，用第二次的第四列 - 第一次的第四列即可
idle=第二次的第四列 - 第一次的第四列
6、计算cpu使用率
pcpu =100* (total-idle)/total
某一进程Cpu使用率的计算
计算方法：
1． 采样两个足够短的时间间隔的cpu快照与进程快照，
a) 每一个cpu快照均为(user、nice、system、idle、iowait、irq、softirq、stealstolen、guest)的9元组;
b) 每一个进程快照均为 (utime、stime、cutime、cstime)的4元组；
2． 分别根据结论2、结论3计算出两个时刻的总的cpu时间与进程的cpu时间，分别记作：totalCpuTime1、totalCpuTime2、processCpuTime1、processCpuTime2
3． 计算该进程的cpu使用率pcpu = 100*( processCpuTime2 – processCpuTime1) / (totalCpuTime2 – totalCpuTime1) (按100%计算，如果是多核情况下还需乘以cpu的个数);
实验数据
| 实验一: 监控一空循环的进程的cpu使用率。 |
|
| 说明：左边的数据是按以上算法得到的数据，其中采样的时间间隔与top命令刷新屏幕的时间间隔相同。 |
|
| 按以上方法计算得到的cpu使用率 |
通过top命令得到的 |
|
99.50083 98.333336 98.0 98.83138 99.0 99.0 99.83361 98.83527 98.4975
|
PID USER PR NI VIRT RES SHR S %CPU %MEM TIME+ COMMAND 7639 fjzag 20 0 206m 10m 7136 S 99 2.2 1:00.74 java 7639 fjzag 20 0 206m 10m 7136 S 99 2.2 1:03.71 java 7639 fjzag 20 0 206m 10m 7136 S 99 2.2 1:06.67 java 7639 fjzag 20 0 206m 10m 7136 S 99 2.2 1:09.63 java 7639 fjzag 20 0 206m 10m 7136 S 98 2.2 1:12.59 java 7639 fjzag 20 0 206m 10m 7136 S 99 2.2 1:15.55 java 7639 fjzag 20 0 206m 10m 7136 S 100 2.2 1:18.55 java 7639 fjzag 20 0 206m 10m 7136 S 100 2.2 1:21.54 java 7639 fjzag 20 0 206m 10m 7136 S 99 2.2 1:24.52 java 7639 fjzag 20 0 206m 10m 7136 S 98 2.2 1:27.46 java |
| 实验二: 监控jconsole进程的cpu使用率。 |
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| 说明：左边的数据是按以上算法得到的数据，其中采样的时间间隔与top命令刷新屏幕的时间间隔相同。 |
|
| 按以上方法计算得到的cpu使用率 |
通过top命令得到的 |
|
8.681135 12.0 10.350584 7.6539097 7.6539097 5.0 13.021703 11.0 8.666667 |
PID USER PR NI VIRT RES SHR S %CPU %MEM TIME+ COMMAND 7753 fjzag 20 0 252m 72m 22m S 10 14.4 0:18.70 jconsole 7753 fjzag 20 0 252m 72m 22m S 12 14.4 0:19.07 jconsole 7753 fjzag 20 0 252m 72m 22m S 11 14.4 0:19.39 jconsole 7753 fjzag 20 0 252m 72m 22m S 7 14.4 0:19.61 jconsole 7753 fjzag 20 0 252m 72m 22m S 7 14.4 0:19.83 jconsole 7753 fjzag 20 0 252m 72m 22m S 5 14.4 0:19.97 jconsole 7753 fjzag 20 0 252m 72m 22m S 14 14.4 0:20.38 jconsole 7753 fjzag 20 0 252m 72m 22m S 10 14.4 0:20.68 jconsole 7753 fjzag 20 0 252m 72m 22m S 9 14.5 0:20.96 jconsole |
某一线程Cpu使用率的计算
计算方法：
1． 采样两个足够短的时间隔的cpu快照与线程快照，
a) 每一个cpu快照均为(user、nice、system、idle、iowait、irq、softirq、stealstealon、guest)的9元组;
b) 每一个线程快照均为 (utime、stime)的2元组；
2． 分别根据结论2、结论4计算出两个时刻的总的cpu时间与线程的cpu时间，分别记作：totalCpuTime1、totalCpuTime2、threadCpuTime1、threadCpuTime2
3． 计算该线程的cpu使用率pcpu = 100*( threadCpuTime2 – threadCpuTime1) / (totalCpuTime2 – totalCpuTime1) (按100%计算，如果是多核情况下还需乘以cpu的个数);
实验数据
| 实验一: 监控一空循环的线程的cpu使用率。 |
|
| 说明：左边的数据是按以上算法得到的数据，其中采样的时间间隔与top命令刷新屏幕的时间间隔相同。 |
|
| 按以上方法计算得到的cpu使用率 |
通过top命令得到的 |
|
98.83138 97.00997 96.98997 97.49583 98.169716 96.8386 97.333336 93.82304 98.66667 |
PID USER PR NI VIRT RES SHR S %CPU %MEM TIME+ COMMAND 7649 fjzag 20 0 206m 10m 7136 R 97 2.2 7:22.94 java 7649 fjzag 20 0 206m 10m 7136 R 97 2.2 7:25.86 java 7649 fjzag 20 0 206m 10m 7136 R 97 2.2 7:28.76 java 7649 fjzag 20 0 206m 10m 7136 R 99 2.2 7:31.72 java 7649 fjzag 20 0 206m 10m 7136 R 98 2.2 7:34.65 java 7649 fjzag 20 0 206m 10m 7136 R 96 2.2 7:37.53 java 7649 fjzag 20 0 206m 10m 7136 R 98 2.2 7:40.47 java 7649 fjzag 20 0 206m 10m 7136 R 96 2.2 7:43.34 java 7649 fjzag 20 0 206m 10m 7136 R 97 2.2 7:46.25 java |
| 实验二: 监控jconsole程序某一线程的cpu使用率。 |
|
| 说明：左边的数据是按以上算法得到的数据，其中采样的时间间隔与top命令刷新屏幕的时间间隔相同。 |
|
| 按以上方法计算得到的cpu使用率 |
通过top命令得到的 |
|
1.3400335 6.644518 1.3333334 0.6677796 0.6666667 1.3333334 1.3333334 |
PID USER PR NI VIRT RES SHR S %CPU %MEM TIME+ COMMAND 7755 fjzag 20 0 251m 72m 22m S 1 14.4 0:11.92 jconsole 7755 fjzag 20 0 251m 72m 22m S 7 14.4 0:12.12 jconsole 7755 fjzag 20 0 251m 72m 22m S 2 14.4 0:12.18 jconsole 7755 fjzag 20 0 251m 72m 22m S 0 14.4 0:12.18 jconsole 7755 fjzag 20 0 251m 72m 22m S 1 14.4 0:12.20 jconsole 7755 fjzag 20 0 251m 72m 22m S 1 14.4 0:12.24 jconsole 7755 fjzag 20 0 251m 72m 22m S 1 14.4 0:12.28 jconsole |
多核情况下cpu使用率的计算
以下通过实验数据来说明多核情况下某一进程cpu使用率是按cpu个数*100%计算的.
实验一
描述:
在双核的情况下作的一组实验，第一组数据是通过ps -eLo pid,lwp,pcpu | grep 9140命令查看进程号为9140的进程中各线程的详细信息。第二组数据是通过 ps命令查看进程号为9140进程的cpu使用率。
数据一：
pid lwp %cpu
9140 9140 0.0
9140 9141 0.0
9140 9142 0.0
9140 9143 0.0
9140 9144 0.0
9140 9149 0.0
9140 9150 0.0
9140 9151 0.0
9140 9152 0.1
9140 9153 96.6 该线程是一个空循环
9140 9154 95.9 该线程是一个空循环
以上除了红色标注出来的两个线程以外,其他的线程都是后台线程。
数据二：
pid %cpu
9140 193
实验二
描述：
在单核的情况下作的一组实验，第一组数据是通过ps -eLo pid,lwp,pcpu | grep 6137命令查看进程号为6137的进程中各线程的详细信息。第二组数据是通过 ps命令查看进程号为6137进程的cpu使用率。
数据一：
pid lwp %cpu
6137 6137 0.0
6137 6138 0.1
6137 6143 0.0
6137 6144 0.0
6137 6145 0.0
6137 6146 0.0
6137 6147 0.0
6137 6148 0.0
6137 6149 0.0
6137 6150 46.9 空循环线程
6137 6151 46.9 空循环线程
以上除了红色标注出来的两个线程以外,其他的线程都是后台线程。
数据二
pid %cpu
6137 92.9
主要问题：
1. 不同内核版本/proc/stat文件格式不大一致。/proc/stat文件中第一行为总的cpu使用情况。
各个版本都有的4个字段: user、nice、system、idle
2.5.41版本新增字段：iowait
2.6.0-test4新增字段：irq、softirq
2.6.11新增字段：stealstolen ： which is the time spent in other operating
systems when running in a virtualized environment
2.6.24新增字段：guest: which is the time spent running a virtual CPU for guest operating systems under the control of the Linux kernel
2．/proc/pid/task目录是Linux 2.6.0-test6之后才有的功能。
3．关于出现cpu使用率为负的情况，目前想到的解决方案是如果出现负值，连续采样计算cpu使用率直到为非负。
4. 有些线程生命周期较短,可能在我们采样期间就已经死掉了.
本文转自 驿落黄昏 51CTO博客，原文链接：http://blog.51cto.com/yiluohuanghun/1153852，如需转载请自行联系原作者
