如何在Linux系统中准确计算CPU占用率？

在 linux 中，使用 top 或 htop 命令可以实时查看 cpu 占用率。

在Linux系统中，CPU占用率是衡量系统性能和资源利用情况的重要指标，通过/proc/stat文件可以获取详细的CPU活动信息，从而计算CPU占用率，以下将详细介绍如何通过这些数据计算CPU占用率，并解释各字段的含义。

CPU占用率的计算方法

1. 获取CPU活动信息

通过读取/proc/stat文件，可以获得所有CPU的活动信息。

$ cat /proc/stat | grep ^cpu
cpu  223447 240 4504182 410802165 59753 412 586209 0 0

这行数据表示的是CPU中的使用情况，各数值单位都是jiffies，即自系统启动以来产生的节拍数，不同Linux内核版本的jiffies值可能不同，通常在1ms到10ms之间。

2. 字段解释

user: 从系统启动开始累积到当前时刻，处于用户态的运行时间，不包含nice值为负的进程。

nice: 从系统启动开始累积到当前时刻，nice值为负的进程所占用的CPU时间。

system: 从系统启动开始累积到当前时刻，处于核心态的运行时间。

idle: 从系统启动开始累积到当前时刻，除IO等待时间以外的其他等待时间。

iowait: 从系统启动开始累积到当前时刻，IO等待时间。

irq: 从系统启动开始累积到当前时刻，硬中断时间。

softirq: 从系统启动开始累积到当前时刻，软中断时间。

stealstolen: 在虚拟化环境中运行时，被其他操作系统占用的时间。

guest: 运行虚拟CPU的时间。

guest_nice: 运行低优先级虚拟CPU的时间。

3. 计算总的CPU时间和空闲时间

总的CPU时间（totalCPUTime）可以通过以下公式计算：

[ text{totalCPUTime} = text{user} + text{nice} + text{system} + text{idle} + text{iowait} + text{irq} + text{softirq} + text{stealstolen} + text{guest} + text{guest_nice} ]

空闲时间（idleTime）可以通过以下公式计算：

[ text{idleTime} = text{idle} + text{iowait} ]

4. 计算CPU使用率

通过两次采样（间隔一段时间）的CPU时间差值，可以计算出CPU的使用率，假设第一次采样的总CPU时间为total1，第二次采样的总CPU时间为total2，第一次采样的空闲时间为idle1，第二次采样的空闲时间为idle2，则CPU使用率（usage）可以通过以下公式计算：

[ text{usage} = left(1 frac{text{idle2} text{idle1}}{text{total2} text{total1}}right) times 100% ]

示例计算

假设在某次采样中，我们得到以下数据：

total1 = user1 + nice1 + system1 + idle1 + iowait1 + irq1 + softirq1 + stealstolen1 + guest1 + guest_nice1

total2 = user2 + nice2 + system2 + idle2 + iowait2 + irq2 + softirq2 + stealstolen2 + guest2 + guest_nice2

具体数值如下：

cat /proc/stat | grep ^cpu
cpu  223447 240 4504182 410802165 59753 412 586209 0 0

假设一段时间后再次采样：

cat /proc/stat | grep ^cpu
cpu  280580 7407 286084 172900810 83602 0 583 0 0 0

计算过程如下：

total1 = 223447 + 240 + 4504182 + 410802165 + 59753 + 412 + 586209 + 0 + 0 = 45439987

idle1 = 410802165

total2 = 280580 + 7407 + 286084 + 172900810 + 83602 + 0 + 583 + 0 + 0 = 45893979

idle2 = 172900810

CPU使用率为：

[ text{usage} = left(1 frac{172900810 410802165}{45893979 45439987}right) times 100% approx 1.6% ]

FAQs

Q1: 如何通过命令行查看CPU使用率？

A1: 可以使用top、ps、pidstat等工具查看CPU使用率。top命令会显示系统总体的CPU和内存使用情况，以及各个进程的资源使用情况。

Q2: 如果发现多个进程的CPU使用率加起来超过100%，是什么原因？

A2: 这是由于某些版本的top工具使用的是单核CPU方式计算的使用率，解决方法是更新top工具或使用其他工具。

Q3: 如何计算单个进程的CPU使用率？

A3: 可以通过读取/proc/[PID]/stat文件获取某个进程的CPU活动信息，然后按照类似的计算方法得出该进程的CPU使用率。

小编有话说

在Linux系统中，通过合理利用/proc/stat文件，我们可以详细地了解CPU的使用情况，并通过计算得出CPU占用率，这对于系统性能监控和优化非常重要，希望本文能帮助大家更好地理解和计算Linux系统中的CPU占用率，如果有任何疑问或需要进一步的帮助，欢迎随时提问！