2023年7月3日发(作者：)

计算CPU利⽤率⼀般来说对于需要⼤量cpu计算的进程，当前端压⼒越⼤时，CPU利⽤率越⾼。但对于I/O⽹络密集型的进程，即使请求很多，服务器的CPU也不⼀定很到，这时的服务瓶颈⼀般是在磁盘的I/O上。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，这个值可以在内核编译的时候修改。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。这⾥以jiffies为1/100秒为例。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。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：[test@pc1 ~]$ cat /proc/statcpu 432661 13295 86656 422145968 171474 233 5346cpu0 123075 2462 23494 105543694 16586 0 4615cpu1 111917 4124 23858 105503820 69697 123 371cpu2 103164 3554 21530 105521167 64032 106 334cpu3 94504 3153 17772 105577285 21158 4 24intr 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 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 73769580 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 0ctxt 19067887btime 1139187531processes 270014procs_running 1procs_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) 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值为负的进程。nice (13295) 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）system (86656) 从系统启动开始累计到当前时刻，核⼼时间（单位：jiffies）idle (422145968) 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）iowait (171474) 从系统启动开始累计到当前时刻，硬盘IO等待时间（单位：jiffies）irq (233) 从系统启动开始累计到当前时刻，硬中断时间（单位：jiffies）softirq (5346) 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)*100cpu 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：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实现

#!/bin/sh## echo user nice system idle iowait irq softirqCPULOG_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+$7}')sleep 1CPULOG_2=$(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 $Disp_SYS_Rate% ###perl实现#!/usr/bin/perluse warnings;$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=;print JIFF_TMP $jiff_0[0] ;close (JIFF);sleep $SLEEPTIME;open (JIFF, "/proc/stat") || die "Can't open /proc/stat file!n";@jiff_1=;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);