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    关于/proc/stat和CPU使用率的计算

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    /proc文件系统是一个伪文件系统，它只存在内存当中，而不占用外存空间。它以文件系统的方式为内核与进程提供通信的接口。用户和应用程序可以通过/proc得到系统的信息，并可以改变内核的某些参数。由于系统的信息，如进程，是动态改变的，所以用户或应用程序读取/proc目录中的文件时，proc文件系统是动态从系统内核读出所需信息并提交的。

    一、/proc/stat文件解析

    该文件包含了所有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。

    文件内容如下：

    1. [root@BJ-13 ~]#cat /proc/stat 
    2. cpu  311107 14286 774454 4612300861 632568 36 8533 496130 0
    3. cpu0 171021 7146 330707 2305725802 606003 26 6851 233989 0
    4. cpu1 140085 7140 443746 2306575059 26565 10 1682 262141 0
    5. intr 526859973 124 6 0 0 0 0 0 0 534 0 0 22 104 0 0 83 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1654590 0 104292042 394 0 117289661 8 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
    6. ctxt 189990419
    7. btime 1430286951
    8. processes 2164575
    9. procs_running <
span class="lit">1
    10. procs_blocked 0
    11. softirq 832417014 0 234715147 0 221929883 20 0 2 126520942 725921 248525099
    12. [root@BJ-13 ~]#

    这里一共显示了7+行数据，其中cpu[x]会根据服务器内核数自动增长。其含义如下：

    cpu - 整体 CPU 各项使用时间
    cpu[x] - 单个CPU 各项使用时间
    ctxt - 显示系统经历过的上下文切换 context switch 次数。
    btime - 计算机开机的时间，以由 epoch (1970 年 1 月 1 日) 至开机时间的秒数表示。
    processes - 开机后 fork 的次数
    procs_running - 在可运行 (runnable) 状态的进程数目，Linux 2.5.45 开始支持
    procs_blocked - 被阻截 (blocked) 直至输入/输出完成的进程数目，Linux 2.5.45 开始支持

    CPU整行包括9组数字，单位是jiffies,各列含义如下：

    user - CPU 花在用户模式的时间，即运行应用程序花费的时间
    nice - CPU 花在 nice 值大于一般值 0 (即有较低优先级别) 进程的时间。
    system - CPU 花在系统模式即在内核空间 (kernel space) 的时间，即在运行内核工作的时间
    idle - CPU 闲置的时间，其值一定为 /proc/uptime 中第二个项目乘 USER_HZ
    iowait - CPU 花在等候输入/输出的时间，Linux 2.5.41 开始才开始支援
    irq - CPU 花在处理硬件中断 (hardware interrupt) 的时间，Linux 2.6.0-test4 开始支持
    softirq - CPU 花在处理 softirq 软件中断的时间，Linux 2.6.0-test4 开始支持
    steal_time - 在虚拟环境下 CPU 花在处理其他作业系统的时间，Linux 2.6.11 开始支持
    guest - 在 Linux 内核控制下 CPU 为 guest 作业系统运行虚拟 CPU 的时间，Linux 2.6.24 开始支持

    二、计算CPU利用率

    2.1 CPU利用率算法

    1. A时刻取出cpu各值
    2. sleep0.5秒后，
    3. B时刻取出cpu各值
    5. CPU繁忙时间=CPU总时间-空闲时间
    7. CPU利用率=（B时刻CPU繁忙时间-A时刻繁忙时间)/(B时刻总时间-A时刻总时间)

    2.2 shell实现

    1. #/bin/bash
    2. read cpu a b c previdle rest < /proc/stat
    3. prevtotal=$((a+b+c+previdle))
    4. sleep 0.5
    5. read cpu a b c idle rest < /proc/stat
    6. total=$((a+b+c+idle))
    7. CPU=$((100*( (total-prevtotal) - (idle-previdle) ) / (total-prevtotal) ))
    8. echo CPU: $CPU %

    shell实现（精确到小数点后两位）

    1. #/bin/bash
    2. read cpu a b c previdle rest < /proc/stat
    3. prevtotal=$((a+b+c+previdle))
    4. sleep 0.5
    5. read cpu a b c idle rest < /proc/stat
    6. total=$((a+b+c+idle))
    7. PRECPU=`echo "scale=2; $prevtotal-$previdle" |bc`
    8. NOWCPU=`echo "scale=2; $total-$idle" |bc`
    9. CPU=`echo "scale=2; 100*($NOWCPU-$PRECPU)/($total-$prevtotal)"|bc `
    10. echo CPU: $CPU %

    参考资料

    https://bbs.archlinux.org/viewtopic.php?pid=874333#p874333
    http://www.blogjava.net/fjzag/articles/317773.html
    http://new-acos.blogspot.hk/2010/02/linuxprocstatcpu.html

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