Linux CPU、内存、磁盘、使用率计算

Linux CPU、内存、磁盘、使用率计算

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命令方式查看：

cpu使用率：

如果发现多个进程cpu使用率加起来高于100%，或者单个进程（可能开多个线程导致）使用率高于100%，说明该top工具版本比较旧，使用单核cpu方式计算的使用率。

解决办法：

1. 更新top工具或者使用其他工具（经测试busybox-1.29.3中的top命令是准确的）。
2. 手动计算，用 使用率 除以 cpu核数 = 真实的cpu使用率。

[root@agent ~]# top

1548244028619.png

memory使用率：

计算方式：used / total * 100% = 内存使用率

[root@agent ~]# free

1548244619967.png

disk使用率：

[root@agent ~]# df

1548244755982.png

解析proc文件获取：

cpu使用率：

proc文件：/proc/stat

字段解释：只看行首以cpu开头的行，每列字段含义为：

• name 设备名
• 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。
• 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。
• 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。
• 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 从系统启动开始累计到当前时刻，IO等待时间。
• irq 从系统启动开始累计到当前时刻，硬中断时间。
• softirq 从系统启动开始累计到当前时刻，软中断时间。
• stealstolen 从系统启动开始累积到当前时刻，在虚拟环境运行时花费在其他操作系统的时间。
• guest 从系统启动开始累积到当前时刻，在Linux内核控制下的操作系统虚拟cpu花费的时间。
• guest_nice 从系统启动开始累积到当前时刻，在Linux内核控制下的操作系统虚拟cpu花费在nice进程上的时间。

cpu每核时间：

• 第一行name为cpu，描述的是总的cpu时间分配。
• cpu[0 1 2 3 ...]，指的是cpu单核的时间分配。

单位：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。

计算方式：

• cpu总时间 = user + nice + system + idle + iowait + irq + softirq + stealstolen + guest + guest_nice
• cpu使用率计算
  1. 请在一段时间内（推荐：必须大于0s，小于等于1s），获取两次cpu时间分配信息。
  2. 计算两次的cpu总时间：total_2 - total_1
  3. 计算两次的cpu剩余时间：idle_2 - idle_1
  4. 计算两次的cpu使用时间：used = (total_2 - total_1) - (idle_2 - idle_1)
  5. cpu使用率 = 使用时间 / 总时间 * 100% = used / total * 100%

[root@agent ~]# cat /proc/stat

1548244985880.png

memory使用率

proc文件：/proc/meminfo

字段解释：

• MemTotal 可用的总内存--总物理内存减去kernel 代码/数据段占用再减去保留的内存区，mem_init_print_info里面有具体计算方式。
• MemFree 完全未用到的物理内存 LowFree + HighFree。
• MemAvailable MemFree+Active(file)+Inactive(file) - (watermark+min(watermark,Active(file)+Inactive(file)/2)) file占用的内存是可以释放的，但是释放的过多，会导致swap发生。
• Buffers block device 文件读写用到的page 。
• Cached 普通文件占用的缓冲，所有缓冲页(page cache)的总和，包括：
  cached+buffer+swap cache swap cache中包含的是被确定要swapping换页、但是尚未写入物理交换区的匿名内存页(匿名指的是未关联任何具体文件)
• SwapCached 内存足够的情况下，这个值一般为0，那些匿名内存页，比如用户进程通过malloc()申请的内存页是没有关联任何文件的（有别于backing storage基于磁盘文件的内存页），如果发生swapping换页，这类内存页会被写入交换区。从一个匿名内存页被确定要被换页开始，它就被计入了swap cache，但是不一定会被立刻写入物理交换区，因为Linux的原则是除非绝对必要，尽量避免I/O。所以swap cache中包含的是被确定要swapping换页、但是尚未写入物理交换区的匿名内存页。
• Active (pages[LRU_ACTIVE_ANON] + pages[LRU_ACTIVE_FILE])，ACTIVE_ANON和ACTIVE_FILE，分别表示anonymous pages和mapped pages。用户进程的内存页分为两种：与文件关联的内存（比如程序文件、数据文件所对应的内存页）和与文件无关的内存（比如进程的堆栈，用malloc申请的内存），前者称为file pages或mapped pages，后者称为anonymous pages。
• Inactive pages[LRU_INACTIVE_ANON] + pages[LRU_INACTIVE_FILE]，这部分具体可以参考LRU 内存管理算法。
• SwapTotal 可用的swap空间的总的大小。
• SwapFree 剩余swap空间的大小。
• Dirty 需要写入磁盘的内存区大小。
• Writeback 正在被写回磁盘的大小。
• AnonPages 未映射页的内存大小。
• Mapped 设备和文件等映射的大小。
• Slab 内核数据结构slab的大小，可以减少申请和释放内存带来的消耗。
• 其他字段请自行百度参考。

计算方式

• 内存使用率 = (MemTotal - MemAvailable) / MemTotal * 100%

[root@agent ~]# cat /proc/meminfo

1548246581741.png

disk使用率

目前没有最准确的方式（没有精力去百度翻资料）来获取，后续补上。。。