/proc/cpuinfo 和/proc/meminfo /proc/stat
2020-10-26 11:21 宋海宾 阅读(902) 评论(0) 收藏 举报more /proc/cpuinfo
processor : 0
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flags : fpu vme de pse tsc msr pae mce cx8 apic sep mtrr pge mca cmov pat pse36 clflush dts acpi mmx fxsr sse sse2 ss ht tm pbe syscall nx pdpe1g
b rdtscp lm constant_tsc arch_perfmon pebs bts rep_good nopl xtopology nonstop_tsc aperfmperf eagerfpu pni pclmulqdq dtes64 ds_cpl vmx smx est tm2 ssse3 sd
bg fma cx16 xtpr pdcm pcid dca sse4_1 sse4_2 x2apic movbe popcnt tsc_deadline_timer aes xsave avx f16c rdrand lahf_lm abm 3dnowprefetch epb invpcid_single
cdp_l3 tpr_shadow vnmi flexpriority ept vpid fsgsbase tsc_adjust bmi1 hle avx2 smep bmi2 erms invpcid rtm cqm rdt_a rdseed adx smap intel_pt xsaveopt cqm_l
lc cqm_occup_llc cqm_mbm_total cqm_mbm_local dtherm arat pln pts
bugs : cpu_meltdown spectre_v1 spectre_v2
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$more /proc/net/dev
Inter-| Receive | Transmit
face |bytes packets errs drop fifo frame compressed multicast|bytes packets errs drop fifo colls carrier compressed
eth0: 2176651417 10943641 0 0 0 0 0 0 1840817892 3646188 0 0 0 0 0 0
lo: 219045264 387862 0 0 0 0 0 0 219045264 387862 0 0 0 0 0 0
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访问系统内核数据的操作提供接口。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。"
这里将介绍如何从/proc文件系统中获取与防火墙相关的一些性能参数，以及如何通过/proc文件系统修改内核的相关配置。
1、从/proc文件系统获取相关的性能参数
cpu使用率： /proc/stat
内存使用情况： /proc/meminfo
网络负载信息： /proc/net/dev
相应的计算方法：(摘自：什么是proc文件系统，见参考资料)
（1） 处理器使用率
（2） 内存使用率
（3） 流入流出数据包
（4） 整体网络负载
这些数据分别要从/proc/stat、/proc/net/dev、/proc/meminfo三个文件中提取。如里有问题或对要提取的数据不太清楚，可以使用man proc来查看proc文件系统的联机手册。
（1） 处理器使用率
这里要从/proc/stat中提取四个数据：用户模式（user）、低优先级的用户模式（nice）、内核模式（system）以及空闲的处理器时间（idle）。它们均位于/proc/stat文件的第一行。CPU的利用率使用如下公式来计算。
CPU利用率 = 100 *（user + nice + system）/（user + nice + system + idle）
c预言实现如下：
int get_cpu_usage(void)
{
int total;
int usage;
int user;
int nice;
int system;
int idle;
unsigned char cpu[8];
unsigned char text[256];
FILE *fp;
fp = fopen("/proc/stat", "r");
fread(text, 1, sizeof(text), fp);
if (strstr(text, "cpu"))
{
sscanf(text, "%s %d %d %d %d", cpu, &user, &nice, &system, &idle);
}
printf("%d %d %d %d/n", user, nice, system, idle);
fclose(fp);
total = (user + nice + system + idle);
usage = ((user + nice + system )*100)/total ;
return usage;
}
（2） 内存使用率
这里需要从/proc/meminfo文件中提取两个数据，当前内存的使用量(cmem)以及内存总量(amem)。
内存使用百分比 = 100 * (cmem / umem)
（3）网络利用率
为了得到网络利用率的相关数据，需要从/proc/net/dev文件中获得两个数据：从本机输出的数据包数，流入本机的数据包数。它们都位于这个文件的第四行。
性能收集程序开始记录下这两个数据的初始值，以后每次获得这个值后均减去这个初始值即为从集群启动开始从本节点通过的数据包。
利用上述数据计算出网络的平均负载，方法如下：
平均网络负载 = (输出的数据包+流入的数据包) / 2
2. 通过/proc文件系统调整相关的内核配置
允许ip转发 /proc/sys/net/ipv4/ip_forward
禁止ping /proc/sys/net/ipv4/icmp_echo_ignore_all
可以在命令行下直接往上述两个“文件”里头写入"1"来实现相关配置，如果写入"0"将取消相关配置。不过在系统重启以后，这些配置将恢复默认设置，所以，如果想让这些修改生效，可以把下面的配置直接写入/etc/profile文件，或者其他随系统启动而执行的程序文件中。
echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward
echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/icmp_echo_ignore_all
在Linux下，CPU利用率分为用户态，系统态和空闲态，分别表示CPU处于用户态执行的时间，系统内核执行的时间，和空闲系统进程执行的时间，三者之和就是CPU的总时间，当没有用户进程、系统进程等需要执行的时候，CPU就执行系统缺省的空闲进程。从平常的思维方式理解的话，CPU的利用率就是非空闲进程占用时间的比例，即CPU执行非空闲进程的时间 / CPU总的执行时间。
在Linux系统中，CPU时间的分配信息保存在/proc/stat文件中，利用率的计算应该从这个文件中获取数据。文件的头几行记录了每个CPU的用户态，系统态，空闲态等状态下分配的时间片（单位是Jiffies），这些数据是从CPU加电到当前的累计值。常用的监控软件就是利用/proc/stat里面的这些数据来计算CPU的利用率的。
不同版本的linux /proc/stat文件内容不一样，以Linux 2.6来说，/proc/stat文件的内容如下：
cpu 2032004 102648 238344 167130733 758440 15159 17878 0
cpu0 1022597 63462 141826 83528451 366530 9362 15386 0
cpu1 1009407 39185 96518 83602282 391909 5796 2492 0
intr 303194010 212852371 3 0 0 11 0 0 2 1 1 0 0 3 0 11097365 0 72615114 6628960 0 179 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 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 236095529
btime 1195210746
processes 401389
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） |
|
user (2032004) |
从系统启动开始累计到当前时刻，用户态的CPU时间，不包含nice值为负进程。 |
|
nice (102648) |
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 (238344) |
从系统启动开始累计到当前时刻，核心时间 |
|
idle (167130733) |
从系统启动开始累计到当前时刻，除IO等待时间以外其它等待时间 |
|
iowait (758440) |
从系统启动开始累计到当前时刻，IO等待时间 |
|
irq (15159) |
从系统启动开始累计到当前时刻，硬中断时间 |
|
softirq (17878) |
从系统启动开始累计到当前时刻，软中断时间 |
因为/proc/stat中的数值都是从系统启动开始累计到当前时刻的积累值，所以需要在不同时间点t1和t2取值进行比较运算，当两个时间点的间隔较短时，就可以把这个计算结果看作是CPU的即时利用率。
CPU的即时利用率的计算公式：
CPU在t1到t2时间段总的使用时间 = ( user2+ nice2+ system2+ idle2+ iowait2+ irq2+ softirq2) - ( user1+ nice1+ system1+ idle1+ iowait1+ irq1+ softirq1)
CPU在t1到t2时间段空闲使用时间 = (idle2 - idle1)
CPU在t1到t2时间段即时利用率 = 1 - CPU空闲使用时间 / CPU总的使用时间
这些值是谁，什么时候记录的呢？
每次timer的中断就会记录一次，记录在struct cpu_usage_stat 里，实现在timer_tick ->update_process_times里。
那么它的精度就是HZ,如果HZ是100，就意味着每S记录100次。这个精度当然是不高的，而且容易出错，下面是在Documentation/cpu-load.txt中的一个例子：
time line between two timer interrupts
|--------------------------------------|
^ ^
|_ user appA begins working |
|_ user appA goes to sleep
结果这个A的动作没有被记录下来，这一S有可能被记录到其他的头上。如果你做的程序正好是那个其他，你就会抱怨说，这真是一陀屎呀。
那么有没有高精度的记录呢？
有，但是要自己写，就算你用oprofile之类的，他的原理也是用timer_interrupt记录的，你可以用其他的高精度timer，但是，频繁的中断会把系统弄死。所以要自己写，假设有一个高精度的硬件counter，好像x86下的TimeStamp Counter，
在cpu_idle 里记录idle的时间，在asm_do_IRQ里记录处理irq的时间，在context_switch记录进入了那个process，以及时间，在__do_softirq里记录处理softirq的时间，把这些东西记录在一块全局数组里。
浙公网安备 33010602011771号