计算进程消费cpu和内存

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

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。

下面粘贴一下本人写的调用接口

//get_cpu.h

#ifndef __GET_CPU__
#define __GET_CPU__

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <iostream>
#include <unistd.h>
#include <assert.h>
#include <algorithm>
#include <vector>
#define PROCESS_ITEM 14

typedef struct
{
    pid_t pid;
    unsigned int utime;   //live thread at user status  (jiffies)
    unsigned int stime;   //live thread at kernel status
    unsigned int cutime;  //killed thread at user status
    unsigned int cstime;  //killed thread at kernel status
}process_cpu_occupy;

vector<unsigned int>total_cpu_time;

unsigned int get_cpu_process_occupy(const pid_t p);
const char* get_items(const char* buffer,int ie);

extern float get_cpu(pid_t p);
extern unsigned int get_total_cpu();

#endif

//get_cpu.cc

#include "get_cpu.h"
const char* get_items(const char* buffer,int ie)
{
    assert(buffer);
    char* p = buffer;
    int len = strlen(buffer);
    int count = 0;
    int i;

    if (1 == ie || ie < 1)
    {
        return p;
    }

    for (i=0; i<len; i++)
    {
        if (' ' == *p)
        {
            count++;
            if (count == ie-1)
            {
                p++;
                break;
            }
        }
        p++;
    }

    return p;
}
unsigned int get_cpu_process_occupy(const pid_t p)
{
    char file[64] = {0};
    process_cpu_occupy t;
    FILE *fd;
    char line_buff[1024] = {0};

    sprintf(file,"/proc/%d/stat",p);

    fd = fopen (file, "r");
    fgets (line_buff, sizeof(line_buff), fd);
    sscanf(line_buff,"%u",&t.pid);
    char* q = get_items(line_buff,PROCESS_ITEM);
    sscanf(q,"%u %u %u %u",&t.utime,&t.stime,&t.cutime,&t.cstime);

    fclose(fd);
    return (t.utime + t.stime + t.cutime + t.cstime);
}
unsigned int get_cpu(pid_t p,int index)
{
    unsigned int procputime;

    procputime = get_cpu_process_occupy(p);
    std::cout<<"procputime :"<<procputime<<endl;

    switch(index){
        case 1:
            total_cpu_time.clear();
            total_cpu_time.push_back(procputime);
            break;
        case 2:
            total_cpu_time.push_back(procputime);
            break;
        case 3:
            total_cpu_time.push_back(procputime);
            break;
        default:
            DSTREAM_WARN("index is errno");
            break;
    }
    return procputime;
}
unsigned int get_total_cpu(){
    int length=total_cpu_time.size();
    unsigned int total_time=0;
    if(length != 3){
        DSTREAM_WARN("get total cpu failed");
        return -1;
    }
    for(int i=0;i<length;i++){
        total_time+=total_cpu_time[i];
    }
    return total_time;
}

#ifndef __GET_MEM__
#define __GET_MEM__

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <iostream>
#include <unistd.h>
#include <assert.h>
#include <algorithm>
#include <vector>
#define VMRSS_LINE 15  //VMRSS line

vector<int>total_memory;

int get_phy_mem(const pid_t p);

extern int get_mem(pid_t p);
extern int get_total_memory();
extern int get_total_mem();

#endif

//get_mem.cc
#include "get_mem.h"
int get_phy_mem(const pid_t p)
{
    char file[64] = {0};

    FILE *fd;
    char line_buff[256] = {0};
    sprintf(file,"/proc/%d/status",p);

    fd = fopen (file, "r");
    int i;
    char name[32];
    int vmrss;
    for (i=0;i<VMRSS_LINE-1;i++)
    {
        fgets (line_buff, sizeof(line_buff), fd);
    }
    fgets (line_buff, sizeof(line_buff), fd);
    sscanf (line_buff, "%s %d", name,&vmrss);
    fclose(fd);
    return vmrss;
}

int get_mem(pid_t p,int index)
{
    int procmemory;
    promemory=get_phy_mem(p);
    switch(index){
    case 1:
        total_memory.clear();
        total_memory.push_back(promemory);
        break;
    case 2:
        total_memory.push_back(promemory);
        break;

    case 3:
        total_memory.push_back(promemory);
        break;
    default:
        DSTREAM_WARN("index is errno");
        break;
    }
    return promemory;
}

//importer+aggregater+exporter
int get_total_memory(){
    int length=total_memory.size();

    int total_mem=0;
    if(length != 3){
        DSTREAM_WARN("get total cpu failed");
        return -1;
    }

    for(int i=0;i<length;i++){
        total_mem+=total_memory[i];
    }
    return total_mem;
}


//total memory
int get_all_mem()
{
    char* file = "/proc/meminfo";

    FILE *fd;
    char line_buff[256] = {0};
    fd = fopen (file, "r");
    int i;
    char name[32];
    int memtotal;
    fgets (line_buff, sizeof(line_buff), fd);
    sscanf (line_buff, "%s %d", name,&memtotal);
    fclose(fd);
    return memtotal;
}