如何在Linux系统中计算CPU占用率？

在Linux系统中，CPU占用率是衡量系统性能的重要指标，了解和计算CPU占用率对于系统优化、性能调优以及故障排查具有重要意义，以下是关于如何在Linux环境下计算CPU占用率的详细解析：

CPU占用率计算原理

1、时间片与节拍率：

Linux作为一个多任务操作系统，通过将每个CPU的时间划分为很短的时间片，再通过调度器轮流分配给各个任务使用，这种机制创造了多任务同时运行的错觉。

为了维护CPU时间，Linux通过事先定义的节拍率（内核中表示为HZ），触发时间中断，并使用全局变量Jiffies记录从系统启动以来的节拍数，每发生一次时间中断，Jiffies的值就加1。

2、/proc/stat文件：

Linux通过/proc虚拟文件系统向用户空间提供了系统内部状态的信息，而/proc/stat提供的就是系统的CPU和任务统计信息。

/proc/stat文件中的第一行数据表示的是所有CPU活动的信息，包括用户态时间（user）、低优先级用户态时间（nice）、核心态时间（system）、空闲时间（idle）、IO等待时间（iowait）、硬中断时间（irq）、软中断时间（softirq）等。

CPU占用率计算公式

1、总CPU时间：

totalCPUTime = user + nice + system + idle + iowait + irq + softirq + stealstolen + guest + guest_nice。

2、CPU使用率：

CPU使用率 = (totalCPUTime idle) / totalCPUTime * 100%。

如何获取CPU使用率

1、查看/proc/stat文件：

通过cat命令查看/proc/stat文件，可以获取所有CPU的活动信息。

2、使用性能分析工具：

top、ps、pidstat等工具可以帮助我们查看CPU使用率，这些工具通常都会取间隔一段时间（比如3秒）的两次值，作差后计算出这段时间内的平均CPU使用率。

CPU占用率计算示例

假设我们从/proc/stat文件中获取到以下数据：

cpu  280580 7407 286084 172900810 83602 0 583 0 0 0

根据上述数据，我们可以计算出总CPU时间和CPU使用率：

totalCPUTime = 280580 + 7407 + 286084 + 172900810 + 83602 + 0 + 583 + 0 + 0 + 0 = 176900816 jiffies

CPU使用率 = (totalCPUTime idle) / totalCPUTime * 100% = (176900816 172900810) / 176900816 * 100% ≈ 2.2%

注意事项

直接用/proc/stat的数据算的是开机以来的节拍数累加值，所以直接算出来的是开机以来的平均CPU使用率，一般没啥参考价值。

各种性能分析工具给出的都是间隔一段时间的平均CPU使用率，所以要注意间隔时间的设置，特别是用多个工具对比分析时，一定要保证它们用的是相同的间隔时间。

在Linux环境下计算CPU占用率主要依赖于/proc/stat文件和性能分析工具，通过理解CPU占用率的计算原理和公式，我们可以更准确地评估系统性能并进行相应的优化，注意在使用性能分析工具时保持间隔时间的一致性，以确保数据的准确性和可比性。