Linux下计算进程的CPU占用和内存占用的编程方法

Linux下没有直接可以调用系统函数知道CPU占用和内存占用。那么如何知道CPU和内存信息呢。只有通过proc伪文件系统来实现。

proc伪文件就不介绍了,只说其中4个文件。一个是/proc/stat,/proc/meminfo,/proc/<pid>/status,/proc/<pid>/stat

摘自:http://www.blogjava.net/fjzag/articles/317773.html

/proc/stat:存放系统的CPU时间信息

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。不同内核版本中该文件的格式可能不大一致,以下通过实例来说明数据该文件中各字段的含义。

实例数据:2.6.24-24版本上的

fjzag@fjzag-desktop:~$ cat /proc/stat

cpu 38082 627 27594 893908 12256 581 895 0 0

cpu0 22880 472 16855 430287 10617 576 661 0 0

cpu1 15202 154 10739 463620 1639 4 234 0 0

intr 120053 222 2686 0 1 1 0 5 0 3 0 0 0 47302 0 0 34194 29775 0 5019 845 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

ctxt 1434984

btime 1252028243

processes 8113

procs_running 1

procs_blocked 0

第一行的数值表示的是CPU总的使用情况,所以我们只要用第一行的数字计算就可以了。下表解析第一行各数值的含义:

参数 解析(单位:jiffies)

(jiffies是内核中的一个全局变量,用来记录自系统启动一来产生的节拍数,在linux中,一个节拍大致可理解为操作系统进程调度的最小时间片,不同linux内核可能值有不同,通常在1ms到10ms之间)

user (38082) 从系统启动开始累计到当前时刻,处于用户态的运行时间,不包含 nice值为负进程。

nice (627) 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

system (27594) 从系统启动开始累计到当前时刻,处于核心态的运行时间

idle (893908) 从系统启动开始累计到当前时刻,除IO等待时间以外的其它等待时间iowait (12256) 从系统启动开始累计到当前时刻,IO等待时间(since 2.5.41)

irq (581) 从系统启动开始累计到当前时刻,硬中断时间(since 2.6.0-test4)

softirq (895) 从系统启动开始累计到当前时刻,软中断时间(since 2.6.0-test4)stealstolen(0) which is the time spent in other operating systems when running in a virtualized environment(since 2.6.11)

guest(0) which is the time spent running a virtual CPU for guest operating systems under the control of the Linux kernel(since 2.6.24)

结论2:总的cpu时间totalCpuTime = user + nice + system + idle + iowait + irq + softirq + stealstolen + guest

可以利用scanf,sscanf,fscanf读取这些信息,具体可以查man proc.我的程序中只取了前4个。

/proc/meminfo:存放系统的内存信息

[ubuntu@root ~]#cat /proc/meminfo MemTotal: 2061616 kB MemFree: 1093608 kB Buffers: 151140 kB Cached: 479372 kB SwapCached: 0 kB Active: 516964 kB Inactive: 374672 kB Active(anon): 261412 kB Inactive(anon): 5604 kB Active(file): 255552 kB Inactive(file): 369068 kB

……

别的就不说了,主要看第一个MemTotal,系统总的物理内存,它比真实的物理内存要小一点

/proc/<pid>/status:存放进程的CPU时间信息以及一些综合信息

[ubuntu@root ~]#cat /proc/889/status Name: Xorg State: S (sleeping) Tgid: 889 Pid: 889 PPid: 881 TracerPid: 0 Uid: 0 0 0 0 Gid: 0 0 0 0 FDSize: 256 Groups: VmPeak: 99036 kB VmSize: 52424 kB VmLck: 0 kB VmHWM: 57004 kB VmRSS: 45508 kB VmData: 35668 kB VmStk: 136 kB VmExe: 1660 kB VmLib: 6848 kB VmPTE: 120 kB VmPeak是占用虚拟内存的峰值,也就是最高的一个值,而且是虚拟内存,所以有时候会比物理内存要大。PS和TOP指令都是利用VmPeak计算内存占用的。

VmRSS是进程所占用的实际物理内存。

/proc/<pid>/stat:保存着进程的CPU信息。

[ubuntu@root ~]#cat /proc/889/stat 889 (Xorg) S 881 889 889 1031 889 4202752 5307477 0 0 034943 12605 0 0 20 0 1 0 8146 89399296 11377 4294967295 134512640 136211844 3221201472 3221200460 5456930 0 0 3149824 1367369423 3223423286 0 0 17 0 0 0 0 0 0

pid=889 进程号

utime=34943 该任务在用户态运行的时间,单位为jiffies

stime=12605 该任务在核心态运行的时间,单位为jiffies

cutime=0 所有已死线程在用户态运行的时间,单位为jiffies

cstime=0 所有已死在核心态运行的时间,单位为jiffies

可以利用scanf,sscanf,fscanf读取这些信息,具体可以查man proc.

结论3:进程的总Cpu时间processCpuTime = utime + stime + cutime + cstime,该值包括其所有线程的cpu时间。


以上这些数据都可以通过文件读取的方式,可以按照一行一行的读取,然后采用scanf,sscanf,fscanf获取信息。

占用内存的计算方法:

pmem = VmRSS / MemTotal * 100;

计算CPU占用的方法:

取一次processCpuTime1和totalCpuTime1;

间隔一段时间;

再取一次processCpuTime2和totalCpuTime2;

pcpu = 100 * (processCpuTime2 – processCpuTime1)/(totalCpuTime2 – totalCpuTime1);


代码

 1 get_cpu.h 2  3 #ifdef __cplusplus 4 extern "C"{ 5 #endif 6  7 #define VMRSS_LINE 15//VMRSS所在行 8 #define PROCESS_ITEM 14//进程CPU时间开始的项数 9 10 typedef struct        //声明一个occupy的结构体11 {12         unsigned int user;  //从系统启动开始累计到当前时刻,处于用户态的运行时间,不包含 nice值为负进程。13         unsigned int nice;  //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14         unsigned int system;//从系统启动开始累计到当前时刻,处于核心态的运行时间15         unsigned int idle;  //从系统启动开始累计到当前时刻,除IO等待时间以外的其它等待时间iowait (12256) 从系统启动开始累计到当前时刻,IO等待时间(since 2.5.41)16 }total_cpu_occupy_t;17 18 typedef struct19 {20     pid_t pid;//pid号21     unsigned int utime;  //该任务在用户态运行的时间,单位为jiffies22     unsigned int stime;  //该任务在核心态运行的时间,单位为jiffies23     unsigned int cutime;//所有已死线程在用户态运行的时间,单位为jiffies24     unsigned int cstime;  //所有已死在核心态运行的时间,单位为jiffies25 }process_cpu_occupy_t;26 27     int get_phy_mem(const pid_t p);//获取占用物理内存28     int get_total_mem();//获取系统总内存29     unsigned int get_cpu_total_occupy();//获取总的CPU时间30     unsigned int get_cpu_process_occupy(const pid_t p);//获取进程的CPU时间31     const char* get_items(const char* buffer,int ie);//取得缓冲区指定项的起始地址32     33     extern float get_pcpu(pid_t p);//获取进程CPU占用34     extern float get_pmem(pid_t p);//获取进程内存占用35     extern int get_rmem(pid_t p);//获取真实物理内存36     37     38 #ifdef __cplusplus
  1 get_cpu.c  2   3 #include <stdio.h>  4 #include <stdlib.h>  5 #include <unistd.h>   //头文件  6 #include <assert.h>  7 #include "get_cpu.h"  8   9 int get_phy_mem(const pid_t p) 10 { 11     char file[64] = {0};//文件名 12    13     FILE *fd;         //定义文件指针fd 14     char line_buff[256] = {0};  //读取行的缓冲区 15     sprintf(file,"/proc/%d/status",p);//文件中第11行包含着 16  17     fprintf (stderr, "current pid:%d\n", p);                                                                                                   18     fd = fopen (file, "r"); //以R读的方式打开文件再赋给指针fd 19  20     //获取vmrss:实际物理内存占用 21     int i; 22     char name[32];//存放项目名称 23     int vmrss;//存放内存峰值大小 24     for (i=0;i<VMRSS_LINE-1;i++) 25     { 26         fgets (line_buff, sizeof(line_buff), fd); 27     }//读到第15行 28     fgets (line_buff, sizeof(line_buff), fd);//读取VmRSS这一行的数据,VmRSS在第15行 29     sscanf (line_buff, "%s %d", name,&vmrss); 30     fprintf (stderr, "====%s:%d====\n", name,vmrss); 31     fclose(fd);     //关闭文件fd 32     return vmrss; 33 } 34  35 int get_rmem(pid_t p) 36 { 37     return get_phy_mem(p); 38 } 39  40  41 int get_total_mem() 42 { 43     char* file = "/proc/meminfo";//文件名 44    45     FILE *fd;         //定义文件指针fd 46     char line_buff[256] = {0};  //读取行的缓冲区                                                                                                 47     fd = fopen (file, "r"); //以R读的方式打开文件再赋给指针fd 48  49     //获取memtotal:总内存占用大小 50     int i; 51     char name[32];//存放项目名称 52     int memtotal;//存放内存峰值大小 53     fgets (line_buff, sizeof(line_buff), fd);//读取memtotal这一行的数据,memtotal在第1行 54     sscanf (line_buff, "%s %d", name,&memtotal); 55     fprintf (stderr, "====%s:%d====\n", name,memtotal); 56     fclose(fd);     //关闭文件fd 57     return memtotal; 58 } 59  60 float get_pmem(pid_t p) 61 { 62     int phy = get_phy_mem(p); 63       int total = get_total_mem(); 64       float occupy = (phy*1.0)/(total*1.0); 65       fprintf(stderr,"====process mem occupy:%.6f\n====",occupy); 66       return occupy; 67 } 68  69 unsigned int get_cpu_process_occupy(const pid_t p) 70 { 71     char file[64] = {0};//文件名 72     process_cpu_occupy_t t; 73    74     FILE *fd;         //定义文件指针fd 75     char line_buff[1024] = {0};  //读取行的缓冲区 76     sprintf(file,"/proc/%d/stat",p);//文件中第11行包含着 77  78     fprintf (stderr, "current pid:%d\n", p);                                                                                                   79     fd = fopen (file, "r"); //以R读的方式打开文件再赋给指针fd 80     fgets (line_buff, sizeof(line_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 81  82     sscanf(line_buff,"%u",&t.pid);//取得第一项 83     char* q = get_items(line_buff,PROCESS_ITEM);//取得从第14项开始的起始指针 84     sscanf(q,"%u %u %u %u",&t.utime,&t.stime,&t.cutime,&t.cstime);//格式化第14,15,16,17项 85  86     fprintf (stderr, "====pid%u:%u %u %u %u====\n", t.pid, t.utime,t.stime,t.cutime,t.cstime); 87     fclose(fd);     //关闭文件fd 88     return (t.utime + t.stime + t.cutime + t.cstime); 89 } 90  91  92 unsigned int get_cpu_total_occupy() 93 { 94     FILE *fd;         //定义文件指针fd 95     char buff[1024] = {0};  //定义局部变量buff数组为char类型大小为1024 96     total_cpu_occupy_t t; 97                                                                                                               98     fd = fopen ("/proc/stat", "r"); //以R读的方式打开stat文件再赋给指针fd 99     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100     /*下面是将buff的字符串根据参数format后转换为数据的结果存入相应的结构体参数 */101     char name[16];//暂时用来存放字符串102     sscanf (buff, "%s %u %u %u %u", name, &t.user, &t.nice,&t.system, &t.idle);103     104 105     fprintf (stderr, "====%s:%u %u %u %u====\n", name, t.user, t.nice,t.system, t.idle);106     fclose(fd);     //关闭文件fd107     return (t.user + t.nice + t.system + t.idle);108 }109 110 111 float get_pcpu(pid_t p)112 {113     unsigned int totalcputime1,totalcputime2;114       unsigned int procputime1,procputime2;115     totalcputime1 = get_cpu_total_occupy();116     procputime1 = get_cpu_process_occupy(p);117     usleep(500000);//延迟500毫秒118     totalcputime2 = get_cpu_total_occupy();119     procputime2 = get_cpu_process_occupy(p);120     float pcpu = 100.0*(procputime2 - procputime1)/(totalcputime2 - totalcputime1);121     fprintf(stderr,"====pcpu:%.6f\n====",pcpu);122     return pcpu;123 }124 125 const char* get_items(const char* buffer,int ie)126 {127     assert(buffer);128     char* p = buffer;//指向缓冲区129     int len = strlen(buffer);130     int count = 0;//统计空格数131     if (1 == ie || ie < 1)132     {133         return p;134     }135     int i;136     137     for (i=0; i<len; i++)138     {139         if (' ' == *p)140         {141             count++;142             if (count == ie-1)143             {144                 p++;145                 break;146             }147         }148         p++;149     }150 151     return p;152 }

先知三日,富贵十年。

Linux下计算进程的CPU占用和内存占用的编程方法

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