linux - 使用/proc/stat 准确计算 Linux 中的 CPU 利用率

Question

在/proc/stat 中有许多关于如何使用统计信息获取 CPU 利用率的帖子和引用资料。然而，它们中的大多数只使用 7+ CPU 统计信息中的四个(用户、nice、系统和空闲)，忽略了 Linux 2.6 中剩余的 jiffie CPU 计数(iowait、irq、softirq)。

例如，参见 Determining CPU utilization .

我的问题是:iowait/irq/softirq 数是否也算在前四个数字之一(user/nice/system/idle)中？换句话说，jiffie 总数是否等于前四个统计数据的总和？或者，jiffie 总数是否等于所有 7 个统计数据的总和？如果后者为真，则 CPU 利用率公式应考虑所有数字，如下所示:

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main(void)
{
  long double a[7],b[7],loadavg;
  FILE *fp;

  for(;;)
  {
    fp = fopen("/proc/stat","r");
    fscanf(fp,"%*s %Lf %Lf %Lf %Lf",&a[0],&a[1],&a[2],&a[3],&a[4],&a[5],&a[6]);
    fclose(fp);
    sleep(1);
    fp = fopen("/proc/stat","r");
    fscanf(fp,"%*s %Lf %Lf %Lf %Lf",&b[0],&b[1],&b[2],&b[3],&b[4],&b[5],&b[6]);
    fclose(fp);

    loadavg = ((b[0]+b[1]+b[2]+b[4]+b[5]+b[6]) - (a[0]+a[1]+a[2]+a[4]+a[5]+a[6]))
         / ((b[0]+b[1]+b[2]+b[3]+b[4]+b[5]+b[6]) - (a[0]+a[1]+a[2]+a[3]+a[4]+a[5]+a[6]));
    printf("The current CPU utilization is : %Lf\n",loadavg);

  }

  return(0);
}

Answer 1

我认为 iowait/irq/softirq 没有算在前 4 个数字中。更详细的可以看内核代码中irqtime_account_process_tick的注释:

(对于 Linux kernel 4.1.1 )

2815  * Tick demultiplexing follows the order
2816  * - pending hardirq update    <-- this is irq
2817  * - pending softirq update    <-- this is softirq
2818  * - user_time
2819  * - idle_time         <-- iowait is included in here, discuss below
2820  * - system time
2821  *   - check for guest_time
2822  *   - else account as system_time

闲置时间处理见account_idle_time函数:

2772 /*
2773  * Account for idle time.
2774  * @cputime: the cpu time spent in idle wait
2775  */
2776 void account_idle_time(cputime_t cputime)
2777 {
2778         u64 *cpustat = kcpustat_this_cpu->cpustat;
2779         struct rq *rq = this_rq();
2780
2781         if (atomic_read(&rq->nr_iowait) > 0)
2782                 cpustat[CPUTIME_IOWAIT] += (__force u64) cputime;
2783         else
2784                 cpustat[CPUTIME_IDLE] += (__force u64) cputime;
2785 }

如果 cpu 空闲并且有一些 IO 挂起，它将计算 CPUTIME_IOWAIT 中的时间。否则，它在 CPUTIME_IDLE 中计数。

总而言之，我认为 irq/softirq 中的 jiffies 应该算作 cpu 的“忙”，因为它实际上正在处理一些 IRQ 或软 IRQ。另一方面，“iowait”中的 jiffies 应该算作 cpu 的“空闲”，因为它没有做任何事情，而是在等待挂起的 IO 发生。