Linux下计算进程的CPU占用和内存占用的编程方法[转]

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发布时间：2019-06-13

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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：

/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 0 34943 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 
      
         4 #include 
       
          5 #include 
        
            //头文件  6 #include 
         
            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