Linux下计算进程的CPU占用和内存占用的编程方法[转]
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：http://www.blogjava.net/fjzag/articles/317773.html
/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 struct
19 {
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jiffies
22 unsigned int stime; //该任务在核心态运行的时间，单位为jiffies
23 unsigned int cutime;//所有已死线程在用户态运行的时间，单位为jiffies
24 unsigned int cstime; //所有已死在核心态运行的时间，单位为jiffies
25 }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 <stdio.h>
4 #include <stdlib.h>
5 #include <unistd.h> //头文件
6 #include <assert.h>
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<VMRSS_LINE-1;i++)
25 {
26 fgets (line_buff, sizeof(line_buff), fd);
27 }//读到第15行
28 fgets (line_buff, sizeof(line_buff), fd);//读取VmRSS这一行的数据,VmRSS在第15行
29 sscanf (line_buff, "%s %d", name,&vmrss);
30 fprintf (stderr, "====%s：%d====\n", name,vmrss);
31 fclose(fd); //关闭文件fd
32 return vmrss;
33 }
34
35 int get_rmem(pid_t p)
36 {
37 return get_phy_mem(p);
38 }
39
40
41 int get_total_mem()
42 {
43 char* file = "/proc/meminfo";//文件名
44
45 FILE *fd; //定义文件指针fd
46 char line_buff[256] = {0}; //读取行的缓冲区
47 fd = fopen (file, "r"); //以R读的方式打开文件再赋给指针fd
48
49 //获取memtotal:总内存占用大小
50 int i;
51 char name[32];//存放项目名称
52 int memtotal;//存放内存峰值大小
53 fgets (line_buff, sizeof(line_buff), fd);//读取memtotal这一行的数据,memtotal在第1行
54 sscanf (line_buff, "%s %d", name,&memtotal);
55 fprintf (stderr, "====%s：%d====\n", name,memtotal);
56 fclose(fd); //关闭文件fd
57 return memtotal;
58 }
59
60 float get_pmem(pid_t p)
61 {
62 int phy = get_phy_mem(p);
63 int total = get_total_mem();
64 float occupy = (phy*1.0)/(total*1.0);
65 fprintf(stderr,"====process mem occupy:%.6f\n====",occupy);
66 return occupy;
67 }
68
69 unsigned int get_cpu_process_occupy(const pid_t p)
70 {
71 char file[64] = {0};//文件名
72 process_cpu_occupy_t t;
73
74 FILE *fd; //定义文件指针fd
75 char line_buff[1024] = {0}; //读取行的缓冲区
76 sprintf(file,"/proc/%d/stat",p);//文件中第11行包含着
77
78 fprintf (stderr, "current pid:%d\n", p);
79 fd = fopen (file, "r"); //以R读的方式打开文件再赋给指针fd
80 fgets (line_buff, sizeof(line_buff), fd); //从fd文件中读取长度为buff的字符串再存到起始地址为buff这个空间里
81
82 sscanf(line_buff,"%u",&t.pid);//取得第一项
83 char* q = get_items(line_buff,PROCESS_ITEM);//取得从第14项开始的起始指针
84 sscanf(q,"%u %u %u %u",&t.utime,&t.stime,&t.cutime,&t.cstime);//格式化第14,15,16,17项
85
86 fprintf (stderr, "====pid%u:%u %u %u %u====\n", t.pid, t.utime,t.stime,t.cutime,t.cstime);
87 fclose(fd); //关闭文件fd
88 return (t.utime + t.stime + t.cutime + t.cstime);
89 }
90
91
92 unsigned int get_cpu_total_occupy()
93 {
94 FILE *fd; //定义文件指针fd
95 char buff[1024] = {0}; //定义局部变量buff数组为char类型大小为1024
96 total_cpu_occupy_t t;
97
98 fd = fopen ("/proc/stat", "r"); //以R读的方式打开stat文件再赋给指针fd
99 fgets (buff, sizeof(buff), fd); //从fd文件中读取长度为buff的字符串再存到起始地址为buff这个空间里
100 /*下面是将buff的字符串根据参数format后转换为数据的结果存入相应的结构体参数 */
101 char name[16];//暂时用来存放字符串
102 sscanf (buff, "%s %u %u %u %u", name, &t.user, &t.nice,&t.system, &t.idle);
103
104
105 fprintf (stderr, "====%s:%u %u %u %u====\n", name, t.user, t.nice,t.system, t.idle);
106 fclose(fd); //关闭文件fd
107 return (t.user + t.nice + t.system + t.idle);
108 }
109
110
111 float get_pcpu(pid_t p)
112 {
113 unsigned int totalcputime1,totalcputime2;
114 unsigned int procputime1,procputime2;
115 totalcputime1 = get_cpu_total_occupy();
116 procputime1 = get_cpu_process_occupy(p);
117 usleep(500000);//延迟500毫秒
118 totalcputime2 = get_cpu_total_occupy();
119 procputime2 = get_cpu_process_occupy(p);
120 float pcpu = 100.0*(procputime2 - procputime1)/(totalcputime2 - totalcputime1);
121 fprintf(stderr,"====pcpu:%.6f\n====",pcpu);
122 return pcpu;
123 }
124
125 const char* get_items(const char* buffer,int ie)
126 {
127 assert(buffer);
128 char* p = buffer;//指向缓冲区
129 int len = strlen(buffer);
130 int count = 0;//统计空格数
131 if (1 == ie || ie < 1)
132 {
133 return p;
134 }
135 int i;
136
137 for (i=0; i<len; i++)
138 {
139 if (' ' == *p)
140 {
141 count++;
142 if (count == ie-1)
143 {
144 p++;
145 break;
146 }
147 }
148 p++;
149 }
150
151 return p;
152 }
