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1、Linux 环境下查看 CPU 信息

1.1、查看 CPU 详细信息

通过 cat /proc/cpuinfo 命令，可以查看 CPU 相关的信息：

[root@rh~]$cat/proc/cpuinfo

processor:

vendor_id:GenuineIntel

cpufamily:

model:

modelname:Intel(R)Xeon(R)CPUE5620@.40GHz

stepping:

cpuMHz:1596.000

cachesize:12288KB

physicalid:

siblings:

coreid:

cpucores:

apicid:

initialapicid:

fpu:yes

fpu_exception:yes

cpuidlevel:

wp:yes

flags:fpuvmedepsetscmsrpaemcecx8apicsepmtrrpgemcacmovpatpse36clflushdtsacpimmxfxsrssesse2sshttmpbesyscallnxpdpe1gbrdtscplmconstant_tscarch_perfmonpebsbtsrep_goodxtopologynonstop_tscaperfmperfpnipclmulqdqdtes64monitords_cplvmxsmxesttm2ssse3cx16xtprpdcmpciddcasse4_1sse4_2popcntaeslahf_lmaratepbdtstpr_shadowvnmiflexpriorityeptvpid

bogomips:4800.15

clflushsize:

cache_alignment:

addresssizes:40bitsphysical,48bitsvirtual

powermanagement:

......

在查看到的相关信息中，通常有些信息比较让人迷惑，这里列出一些解释：

physical id: 指的是物理封装的处理器的 id。
cpu cores: 位于相同物理封装的处理器中的内核数量。
core id: 每个内核的 id。
siblings: 位于相同物理封装的处理器中的逻辑处理器的数量。
processor: 逻辑处理器的 id。

我们通常可以用下面这些命令获得这些参数的信息：

[root@rh ~]$ cat /proc/cpuinfo | grep "physical id"| sort|uniq

physical id :

physical id :

[root@rh ~]$ cat /proc/cpuinfo | grep "cpu cores"| sort|uniq

cpu cores :

[root@rh ~]# cat /proc/cpuinfo | grep "core id" | sort|uniq

core id :

core id :

core id :

core id :

[root@rh ~]$ cat /proc/cpuinfo | grep "siblings"| sort|uniq

siblings :

[root@rh ~]$ cat /proc/cpuinfo | grep "processor"| sort|uniq

processor :

processor :

processor :

processor :

processor :

processor :

processor :

processor :

processor :

processor :

processor :

processor :

processor :

processor :

processor :

processor :

通过上面的结果，可以看出这台机器：

1）有 2 个物理封装的处理器（physical id 有 2 个）；
2）每个物理封装的处理器有 4 个内核（cpu cores 为 4）；
3）每个物理封装的处理器有 8 个逻辑处理器（siblings 为 8），可见台机器的处理器开启了超线程技术，每个内核（core）被划分为了 2 个逻辑处理器（processor）；
4）总共有 16 个逻辑处理器（processor 有 16 个）；

超线程技术：超线程技术就是利用特殊的硬件指令，把两个逻辑内核模拟成两个物理芯片，让单个处理器都能使用线程级并行计算，进而兼容多线程操作系统和软件，减少了CPU的闲置时间，提高的CPU的运行效率。

1.2、查看多核 CPU 信息

可以使用 mpstat 命令或 sar 命令来查看。具体使用可以通过 man mpstat/sar 来查看。

2、在 Linux 环境下计算进程的 CPU 占用

2.1、通过 /proc/stat 文件查看所有的 CPU 活动信息

下面实例数据是内核 2.6.24-24 版本以上的：

[root@rh ~]$ cat /proc/stat

cpu

cpu0

cpu1

cpu2

cpu3

cpu4

cpu5

cpu6

cpu7

cpu8

cpu9

cpu10

cpu11

cpu12

cpu13

cpu14

cpu15

intr <...省略若干数据...>

ctxt

btime

processes

procs_running

procs_blocked

softirq

第一行的数据表示的是 CPU 总的使用情况。我们来解释一下这行数据各数值的含义：

1）这些数值的单位都是 jiffies，jiffies 是内核中的一个全局变量，用来记录系统启动以来产生的节拍数，在 Linux 中，一个节拍大致可以理解为操作系统进程调度的最小时间片，不同的 Linux 系统内核这个值可能不同，通常在 1ms 到 10ms 之间。
2）cpu 223447 240 4504182 410802165 59753 412 586209 0 0
- user(223447) 从系统启动开始累积到当前时刻，处于用户态的运行时间，不包含 nice 值为负的进程。
- nice(240) 从系统启动开始累积到当前时刻，nice 值为负的进程所占用的 CPU 时间。
- system(4504182) 从系统启动开始累积到当前时刻，处于核心态的运行时间。
- idle(410802165) 从系统启动开始累积到当前时刻，除 IO 等待时间以外的其他等待时间。
- iowait(59753) 从系统启动开始累积到当前时刻，IO 等待时间。(since 2.5.41)
- irq(412) 从系统启动开始累积到当前时刻，硬中断时间。(since 2.6.0-test4)
- softirq(586209) 从系统启动开始累积到当前时刻，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)

从以上信息我们可以得到总的 CPU 活动时间为：

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

2.2、通过 /proc/[PID]/stat 文件查看某一进程的 CPU 活动信息

2.2.1、存储进程信息的文件目录

Linux 系统贯彻“一切都是文件”的思想，所有的进程的运行状态也都可以通过读取文件来获取。 /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。

在 /proc/[PID]/ 目录下的各个文件记录着这个进程的各项运行指标。是进程号。

2.2.2、查看进程运行的详细信息

通过查看 /proc/[PID]/stat 文件，可以进程运行的详细信息，其中就包括 CPU 占用信息。比如：

[root@rh ~]$ cat /proc//stat

(init) S -

/proc/[PID]/stat 文件信息解释

看到上面这些信息，肯定会很迷惑，不知道每个字段都是什么意思。

1）我们可以通过 man 5 proc 命令查看文档，找到 /proc/[pid]/stat 节点，就可以看到各字段的意思了。如：

/proc/[pid]/stat

Status information about the process.Thisis used by ps().Itisdefinedin/usr/src/linux/fs/proc/array.c.

The fields,in order,with their proper scanf() format specifiers, are:

pid %d The process ID.

comm %s The filename of the executable,in parentheses.Thisis visible whether ornot the executable is swapped out.

state %c One character from the string"RSDZTW"where R is running, S is sleeping in an interruptible wait, D is waiting in uninterruptible disk sleep, Z is zombie, T is traced or stopped (on a signal),and W is paging.

ppid %d The PID of the parent.

......

2）具体解释，一个示例：

pid= 进程(包括轻量级进程，即线程)号

comm=a.out 应用程序或命令的名字。

task_state=R 任务的状态，R:runnign, S:sleeping (TASK_INTERRUPTIBLE), D:disk sleep (TASK_UNINTERRUPTIBLE), T: stopped, T:tracing stop, Z:zombie, X:dead。

ppid= 父进程ID。

pgid= 线程组号。

sid= 该任务所在的会话组 ID。

tty_nr=(pts/) 该任务的 tty 终端的设备号，INT（/）= 主设备号，（-主设备号）= 次设备号。

tty_pgrp= 终端的进程组号，当前运行在该任务所在终端的前台任务(包括 shell 应用程序)的 PID。

task->flags= 进程标志位，查看该任务的特性。

min_flt= 该任务不需要从硬盘拷数据而发生的缺页（次缺页）的次数。

cmin_flt= 累计的该任务的所有的 waited-for 进程曾经发生的次缺页的次数目。

maj_flt= 该任务需要从硬盘拷数据而发生的缺页（主缺页）的次数。

cmaj_flt= 累计的该任务的所有的 waited-for 进程曾经发生的主缺页的次数目。

utime= 该任务在用户态运行的时间，单位为 jiffies。

stime= 该任务在核心态运行的时间，单位为 jiffies。

cutime= 累计的该任务的所有的 waited-for 进程曾经在用户态运行的时间，单位为 jiffies。

cstime= 累计的该任务的所有的 waited-for 进程曾经在核心态运行的时间，单位为 jiffies。

priority= 任务的动态优先级。

nice= 任务的静态优先级。

num_threads= 该任务所在的线程组里线程的个数。

it_real_value= 由于计时间隔导致的下一个 SIGALRM 发送进程的时延，以 jiffy 为单位。

start_time= 该任务启动的时间，单位为 jiffies。

vsize=（page） 该任务的虚拟地址空间大小。

rss=(page) 该任务当前驻留物理地址空间的大小；Number of pages the process has in real memory,minu  for administrative purpose. 这些页可能用于代码，数据和栈。

rlim=（bytes） 该任务能驻留物理地址空间的最大值。

start_code= 该任务在虚拟地址空间的代码段的起始地址。

end_code= 该任务在虚拟地址空间的代码段的结束地址。

start_stack= 该任务在虚拟地址空间的栈的结束地址。

kstkesp= esp( 位堆栈指针) 的当前值, 与在进程的内核堆栈页得到的一致。

kstkeip= 指向将要执行的指令的指针, EIP( 位指令指针)的当前值。

pendingsig= 待处理信号的位图，记录发送给进程的普通信号。

block_sig= 阻塞信号的位图。

sigign= 忽略的信号的位图。

sigcatch= 被俘获的信号的位图。

wchan= 如果该进程是睡眠状态，该值给出调度的调用点。

nswap 被 swapped 的页数，当前没用。

cnswap 所有子进程被 swapped 的页数的和，当前没用。

exit_signal= 该进程结束时，向父进程所发送的信号。

task_cpu(task)= 运行在哪个 CPU 上。

task_rt_priority= 实时进程的相对优先级别。

task_policy= 进程的调度策略，=非实时进程，=FIFO实时进程；=RR实时进程

2.2.3、关于进程占用 CPU 的相关信息

在上述的时间中，这些信息会在计算 CPU 占用率时用到：

pid 进程号。
utime 该任务在用户态运行的时间，单位为 jiffies。
stime 该任务在核心态运行的时间，单位为 jiffies。
cutime 累计的该任务的所有的 waited-for 进程曾经在用户态运行的时间，单位为 jiffies。
cstime 累计的该任务的所有的 waited-for 进程曾经在核心态运行的时间，单位为 jiffies。

该进程的 CPU 占用时间（该值包括其所有线程的 CPU 时间）：

processCPUTime = utime + stime + cutime + cstime

2.3、通过 /proc/[PID]/task/[TID]/stat 文件查看某一进程下的某一线程的活动信息

该文件包含了某一轻量级进程（lwp，即通常所说的线程）所有的活动信息，该文件中的所有值都是从系统启动开始累计到当前时刻。该文件的内容格式以及各字段的含义与 /proc/[PID]/stat 文件类似。该文件中的 tid 字段表示的是轻量级线程号。

该线程的 CPU 占用时间：

threadCPUTime = utime + stime

2.4、单核情况下 CPU 使用率的计算

2.4.1、基本思想

首先，通过读取 /proc/stat 文件获取总的 CPU 时间，读取 /proc/[PID]/stat 获取进程 CPU 时间，读取 /proc/[PID]/task/[TID]/stat 获取线程 CPU 时间。然后，采样两个足够短的时间间隔的 CPU 快照与进程或线程快照来计算其 CPU 使用率。

2.4.2、计算总的 CPU 使用率 totalCPUUse

1）采样两个足够短的时间间隔的 CPU 快照，即读取 /proc/stat 文件，获取两个时间点的下列数据：

CPUT1 (user1, nice1, system1, idle1, iowait1, irq1, softirq1, stealstolen1, guest1);
CPUT2 (user2, nice2, system2, idle2, iowait2, irq2, softirq2, stealstolen2, guest2);

2）计算总的 CPU 时间 totalCPUTime：

CPUTime1 = user1 + nice1 + system1 + idle1 + iowait1 + irq1 + softirq1 + stealstolen1 + guest1;
CPUTime2 = user2 + nice2 + system2 + idle2 + iowait2 + irq2 + softirq2 + stealstolen2 + guest2;

totalCPUTime = CPUTime2 – CPUTime1;

3）计算 CPU 空闲时间 idleCPUTime：

idleCPUTime = idle2 – idle1;

4）计算总的 CPU 使用率 totalCPUUse：

totalCPUUse = (totalCPUTime – idleCPUTime) / totalCPUTime;

2.4.3、计算某一进程的 CPU 使用率 processCPUUse

1）采样两个足够短的时间间隔的 CPU 快照和对应的进程快照，即读取 /proc/stat 文件，获取两个时间点的下列数据：

CPUT1 (user1, nice1, system1, idle1, iowait1, irq1, softirq1, stealstolen1, guest1);
CPUT2 (user2, nice2, system2, idle2, iowait2, irq2, softirq2, stealstolen2, guest2);

读取 /proc/[PID]/stat 文件，获取两个时间点的下列数据：

ProcessT1 (utime1, stime1, cutime1, cstime1);
ProcessT2 (utime2, stime2, cutime2, cstime2);

2）计算总的 CPU 时间 totalCPUTime 和进程时间 processTime：

CPUTime1 = user1 + nice1 + system1 + idle1 + iowait1 + irq1 + softirq1 + stealstolen1 + guest1;
CPUTime2 = user2 + nice2 + system2 + idle2 + iowait2 + irq2 + softirq2 + stealstolen2 + guest2;

totalCPUTime = CPUTime2 – CPUTime1;

processTime1 = utime1 + stime1 + cutime1 + cstime1;
processTime2 = utime2 + stime2 + cutime1 + cstime2;

processTime = processTime2 – processTime1;

3）计算该进程的 CPU 使用率 processCPUUse:

processCPUUse = processTime / totalCPUTime;

2.4.4、计算某一线程的 CPU 使用率 threadCPUUse

1）采样两个足够短的时间间隔的 CPU 快照和对应的线程快照，即读取 /proc/stat 文件，获取两个时间点的下列数据：

CPUT1 (user1, nice1, system1, idle1, iowait1, irq1, softirq1, stealstolen1, guest1);
CPUT2 (user2, nice2, system2, idle2, iowait2, irq2, softirq2, stealstolen2, guest2);

读取 /proc/[PID]/task/[TID]/stat 文件，获取两个时间点的下列数据：

threadT1 (utime1, stime1);
threadT2 (utime2, stime2);

2）计算总的 CPU 时间 totalCPUTime 和线程时间 threadTime：

CPUTime1 = user1 + nice1 + system1 + idle1 + iowait1 + irq1 + softirq1 + stealstolen1 + guest1;
CPUTime2 = user2 + nice2 + system2 + idle2 + iowait2 + irq2 + softirq2 + stealstolen2 + guest2;

totalCPUTime = CPUTime2 – CPUTime1;

threadTime1 = utime1 + stime1;
threadTime2 = utime2 + stime2;

threadTime = threadTime2 – threadTime1;

3）计算该线程的 CPU 使用率 threadCPUUse:

threadCPUUse = threadTime / totalCPUTime;

2.5、多核情况下 CPU 使用率的计算

2.5.1、基本思想

首先，通过读取 /proc/stat 文件获取总的 CPU 时间，读取 /proc/[PID]/stat 获取进程 CPU 时间，读取 /proc/[PID]/task/[TID]/stat 获取线程 CPU 时间，读取 /proc/cpuinfo 获取 CPU 个数。

在多核情况下计算进程或线程的 CPU 使用率，用上面的方式得到的通常是相对于 CPU 所有核的总共时间的占用率，而我们通常习惯得到进程或线程对某一个单核的占用率。所以我们可以按上面的方式计算得到 CPU 占用率，然后把结果乘上 CPU 的核数，即可得到进程或线程相对于一个单核的占用率。

2.5.2、计算总的 CPU 使用率

同 2.4.2。

2.5.3、计算某一进程的 CPU 使用率 mProcessCPUUse

1）同 2.4.3 计算某一进程的 CPU 使用率 processCPUUse；

2）读取 /proc/cpuinfo 文件获取逻辑 CPU（processor）的个数（参见 1.1）： processorNum

3）多核情况下该进程的 CPU 使用率 mProcessCPUUse：

mProcessCPUUse = processCPUUse * processorNum;

2.5.4、计算某一线程的 CPU 使用率 mThreadCPUUse

1）同 2.4.4 计算某一线程的 CPU 使用率 threadCPUUse；

2）读取 /proc/cpuinfo 文件获取逻辑 CPU（processor）的个数（参见 1.1）： processorNum

3）多核情况下该线程的 CPU 使用率 mThreadCPUUse：

mThreadCPUUse = threadCPUUse * processorNum;

2.6、问题

1）不同内核版本 /proc/stat 文件格式不一致。/proc/stat 文件中第一行是总的 CPU 使用情况。
- 各个内核版本都有的 4 个字段：user, nice, system, idle；
- 2.5.41 版本新增字段：iowait；
- 2.6.0-test4 版本新增字段：irq, softirq；
- 2.6.11 版本新增字段：stealstolen；
- 2.6.24 版本新增字段：guest；
2）/proc/[PID]/task 目录是 Linux 2.6.0-test6 之后才有的功能。
3）关于 CPU 使用率为负的情况，解决方案是如果出现负值，连续采样计算 CPU 使用率直到为非负。
4）有些线程生命周期较短，可能在采样期间就已经死掉了。

2.7、一个计算总的 CPU 占用率的小程序

#include<stdio.h>

#include<unistd.h>

#include<stdlib.h>

#include<time.h>

typedefstruct procstat {

char processorName[];

unsignedint user;

unsignedint nice;

unsignedint system;

unsignedint idle;

unsignedint iowait;

unsignedint irq;

unsignedint softirq;

unsignedint stealstolen;

unsignedint guest;

}Procstat;

Procstat getCPUStatus(){

// Get "/proc/stat" info.

FILE* inputFile = NULL;

chdir("/proc");

inputFile = fopen("stat","r");

if(!inputFile){

perror("error: Can not open file.\n");

}

char buff[];

fgets(buff,sizeof(buff), inputFile);// Read 1 line.

printf(buff);

Procstat ps;

sscanf(buff,"%s %u %u %u %u %u %u %u %u %u", ps.processorName,&ps.user,&ps.nice,&ps.system,&ps.idle,&ps.iowait,&ps.irq,&ps.softirq,&ps.stealstolen,&ps.guest);// Scan from "buff".

printf("user: %u\n", ps.user);

fclose(inputFile);

return ps;

}

float calculateCPUUse(Procstat ps1,Procstat ps2){

unsignedint totalCPUTime =(ps2.user + ps2.nice + ps2.system + ps2.idle + ps2.iowait + ps2.irq + ps2.softirq + ps2.stealstolen + ps2.guest)-(ps1.user + ps1.nice + ps1.system + ps1.idle + ps1.iowait + ps1.irq + ps1.softirq + ps1.stealstolen + ps1.guest);

unsignedint idleCPUTime = ps2.idle - ps1.idle;

floatCPUUse=((float) totalCPUTime -(float) idleCPUTime)/(float) totalCPUTime;

printf("totalCPUTime: %u\nidleCPUTime: %u\n", totalCPUTime, idleCPUTime);

returnCPUUse;

}

int main(int argc,char* argv[]){

printf("Test CPU\n");

// Get processor num.

int processorNum = sysconf(_SC_NPROCESSORS_CONF);// "unistd.h" is required.

printf("Processors: %d\n", processorNum);

// Test

Procstat ps1, ps2;

int i =;

for(i =; i <=; i++){

srand((unsigned) time(NULL));

int m = rand()%;

int n =+ rand()%;

int k = m / n;

if(i ==){

ps1 = getCPUStatus();

}

if(i ==){

ps2 = getCPUStatus();

}

}

floatCPUUse= calculateCPUUse(ps1, ps2);

printf("CPUUse: %f\n",CPUUse);

return0;

}

3、Linux 环境查看进程运行相关信息

3.1、使用 ps 命令查看进程信息

几个常用参数：

a: 与终端无关的所有进程。
u: 有效用户（effective user）的相关进程。
x: 通常与 a 参数因使用，可列出较完整的信息。
-e: 选择所有进程。
-L: 显示线程，一般是 LWP 或 NLWP 列。
-o: 用户自定义显示选项。

示例1）列出所有当前所有正在内存中的进程

[root@rh ~]$ ps aux

USER PID %CPU %MEM VSZ RSS TTY STAT START TIME COMMAND

root 10.00.?SsApr220:/sbin/init

root 20.00.? S Apr220:[kthreadd]

root 30.00.? S Apr220:[migration/]

root 40.00.? S Apr220:[ksoftirqd/]

root 50.00.? S Apr220:[migration/]

root 60.00.? S Apr220:[watchdog/]

root 70.00.? S Apr220:[migration/]

root 80.00.? S Apr220:[migration/]

......

示例2）列出进程号为 13560 这个进程的所有线程及 CPU 占用率

[root@rh ~]$ ps -eLo pid,lwp,pcpu | grep

135601356049.5

3.2、使用 top 命令查看进程信息

几个常用的参数：

-d: 后面接秒数，就是整个进程画面更新的频率。默认是 5 秒。
-b: 以批处理的方式执行 top，还有更多的参数可用。通常会搭配数据流重导向，将批处理的结果输出为文件。
-n: 与 -b 搭配，意义是，需要进行几次 top 的输出结果。
-p: 指定某个 PID 来进行观察监测。
在 top 执行过程中可以使用的按键命令：
?: 显示在 top 中可以输入的按键命令。
P: 按照 CPU 的使用资源排序显示。
M: 按内存（Memory）的使用资源排序显示。
N: 按 PID 来排序。
T: 按该进程使用的 CPU 时间积累（TIME+）排序。
k: 给某个 PID 一个信号（signal）。
r: 给某个 PID 重新确定一个值。
1: 显示所有 CPU 占用信息。

示例1）将 top 命令执行两次，然后将结果输出到 /top_result.data。

[root@rh ~]$ top -b -n &gt;/top_result.data

示例2）监测进程 13620

[root@rh ~]$ top -d -p

top -:: up  days,:, users, load average:0.35,0.47,0.44

Tasks: total, running, sleeping, stopped, zombie

Cpu(s):0.1%us,3.1%sy,0.0%ni,96.5%id,0.0%wa,0.0%hi,0.3%si,0.0%st

Mem:16320632k total,1790796k used,14529836k free,233168k buffers

Swap:8232952k total,0k used,8232952k free,941540k cached

PID USER PR NI VIRT RES SHR S %CPU %MEM TIME+ COMMAND

 test1370  R 53.40.:04.78 netperf

本文参考

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

http://www.brokestream.com/procstat.html

http://blog.****.net/zg_hover/article/details/4356210

《鸟哥Linux私房菜》

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Linux环境下进程的CPU占用率

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文字来源：http://www.samirchen.com/linux-cpu-performance/

1、Linux 环境下查看 CPU 信息

1.1、查看 CPU 详细信息

1.2、查看多核 CPU 信息

2、在 Linux 环境下计算进程的 CPU 占用

2.1、通过 /proc/stat 文件查看所有的 CPU 活动信息

2.2、通过 /proc/[PID]/stat 文件查看某一进程的 CPU 活动信息

2.3、通过 /proc/[PID]/task/[TID]/stat 文件查看某一进程下的某一线程的活动信息

2.4、单核情况下 CPU 使用率的计算

2.5、多核情况下 CPU 使用率的计算

2.6、问题

2.7、一个计算总的 CPU 占用率的小程序

3、Linux 环境查看进程运行相关信息

3.1、使用 ps 命令查看进程信息

3.2、使用 top 命令查看进程信息

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