linux c程序获取cpu使用率及内存使用情况

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linux c程序获取cpu使用率及内存使用情况

2019年05月05日 ⁄ 操作系统 ⁄ 共 7397字 ⁄ 字号小中大 ⁄ 评论关闭

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
 

cpu
0 123075
 
2462 23494
 
105543694 16586
 
0 4615
 

cpu
1 111917
 
4124 23858
 
105503820 69697
 
123 371
 

cpu
2 103164
 
3554 21530
 
105521167 64032
 
106 334
 

cpu
3 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=(idle
2
-idle
1
)/(cpu
2
-cpu
1
)*
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_
0
USER[
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
);

【上篇】实现一个让用户输入不超过3次的程序，直到输入正确的值
【下篇】所有点对的最短路径-FloydWarshall算法

作者: newt

该日志由 newt 于5年前发表在操作系统分类下，最后更新于 2019年05月05日.
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