如何在Linux系统中计算CPU占用率？

在Linux操作系统中，CPU占用率是衡量系统性能和运行状态的重要指标，通过计算CPU使用率，可以了解系统的负载情况、进程的运行状况以及潜在的性能瓶颈，以下是详细的CPU占用率计算方法：

CPU占用率计算方法

1. 获取CPU活动信息

Linux系统通过/proc/stat文件提供CPU活动信息，该文件包含了自系统启动以来各个CPU时间片的使用情况。

$ cat /proc/stat | grep ^cpu
cpu  223447 240 4504182 410802165 59753 412 586209 0 0

各字段的含义如下：

user: 用户态的运行时间（不包含nice值为负的进程）

nice: nice值为负的进程所占用的CPU时间

system: 核心态的运行时间

idle: 空闲时间

iowait: I/O等待时间

irq: 硬中断时间

softirq: 软中断时间

stealstolen: 虚拟环境中运行在其他操作系统的时间

guest: 运行虚拟CPU的时间

guest_nice: nice值为负的虚拟CPU时间

2. 计算总的CPU时间

将所有时间片相加，得到总的CPU时间：

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

3. 计算非空闲时间

非空闲时间即所有时间片减去空闲时间：

NonIdleTime = totalCPUTime idle iowait

4. 计算CPU使用率

CPU使用率是非空闲时间占总时间的百分比：

CPUUsage = (NonIdleTime / totalCPUTime) * 100%

示例计算

假设某次读取/proc/stat文件得到的CPU时间为：

cpu  223447 240 4504182 410802165 59753 412 586209 0 0

总的CPU时间：

totalCPUTime = 223447 + 240 + 4504182 + 410802165 + 59753 + 412 + 586209 + 0 + 0 = 45778788

非空闲时间：

NonIdleTime = 45778788 410802165 59753 = 4591826

CPU使用率：

CPUUsage = (4591826 / 45778788) * 100% ≈ 10.03%

FAQs

Q1: 如何通过命令行实时查看CPU使用率？

A1: 可以使用top或htop命令实时查看CPU使用率，这些工具会定期刷新并显示各个进程的CPU使用情况。

$ top

Q2: 如果发现多个进程的CPU使用率加起来超过100%，是什么原因？

A2: 这是因为某些版本的top工具使用的是单核CPU方式计算的使用率，解决方法是更新top工具或使用其他工具，如mpstat，它能够正确处理多核CPU的情况。

Q3: 如何计算某个特定进程的CPU占用率？

A3: 可以通过读取/proc/[PID]/stat文件获取某个进程的CPU时间，然后按照上述方法计算其CPU使用率。

$ cat /proc/1234/stat | awk '{print $13+$14+$15+$16+$17+$18}'

$13到$18分别对应utime, stime, cutime, cstime等字段。

小编有话说

在Linux系统中，CPU占用率是一个反映系统性能的关键指标，通过理解并掌握CPU使用率的计算方法，可以更好地监控系统状态，识别性能瓶颈，并进行相应的优化，无论是通过命令行工具还是脚本，都可以方便地获取和分析这些数据，希望这篇文章能帮助您更好地理解和应用CPU占用率的计算方法，提升系统管理和优化能力。