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这篇CFSDN的博客文章聊聊Linux系统Top 命令中的 CPU 使用率由作者收集整理,如果你对这篇文章有兴趣,记得点赞哟.
平常我们使用 top 命令来查看系统的性能情况,在 top 命令中可以看到很多不同类型的 CPU 使用率,如下图红框中标出部分:
下面,我们来介绍一下这些 CPU 使用率的意义:
当然,单靠上面的解释来理解它们的意义还是比较困难的。所以,本文主要从源码的角度来分析它们到底代表什么.
。
首先,我们要知道统计 CPU 使用情况在什么地方执行的。在分析之前,我们先来了解下 时钟中断:
时钟中断:是一种硬中断,由时间硬件(系统定时器,一种可编程硬件)产生。当 CPU 接收到时钟中断信号后,会在处理完当前指令后调用 时钟中断处理程序 来完成更新系统时间、执行周期性任务等.
可以发现,统计 CPU 使用情况是在 时钟中断处理程序 中完成的.
每个 CPU 的使用情况通过 cpu_usage_stat 结构来记录,我们来看看其定义:
从 cpu_usage_stat 结构的定义可以看出,其每个字段与 top 命令的 CPU 使用率类型一一对应。在内核初始化时,会为每个 CPU 创建一个 cpu_usage_stat 结构,用于统计 CPU 的使用情况.
OK,现在我们来分析下内核是怎么统计 CPU 的使用情况的.
每次执行 时钟中断处理程序 都会调用 account_process_tick 函数进行 CPU 使用情况统计,我们来分析一下 account_process_tick 函数的实现:
account_process_tick 函数主要分 3 种情况进行统计,如下:
如果 CPU 在执行用户程序,那么调用 account_user_time 进行统计.
如果 CPU 在执行内核代码,那么调用 account_system_time 进行统计.
否则说明 CPU 在执行 idle 进程(也就是处于空闲状态),那么调用 account_idle_time 进行统计.
。
下面我们分别对这 3 种统计进行分析.
1. 统计用户程序执行时间 。
统计用户程序的执行时间是通过 account_user_time 函数来完成的,我们来看看其实现:
account_user_time 函数主要分两种情况统计:
这里说明一下进程 nice 值的作用,nice 值越大,说明进程的优先级越低。所以,nice 统计值主要用来统计低优先级进程的占使用 CPU 的情况。也说明了,user 和 nice 统计值都属于执行用户程序的 CPU 时间.
2. 统计内核代码执行时间 。
如果在发生时钟中断前,CPU 处于内核态,也就是说在执行内核代码。那么将会调用 account_system_time 函数进行统计,account_system_time 函数实现如下:
account_system_time 函数主要分 3 种情况进行统计:
如果当前处于硬中断执行上下文,那么增加到 CPU 统计结构的 irq 字段中.
如果当前处于软中断执行上下文,那么增加到 CPU 统计结构的 softirq 字段中.
否则增加到 CPU 统计结构的 system 字段中.
从上面代码可以看出,irq 和 softirq 统计值也算是内核代码执行时间.
3. idle 进程执行时间统计 。
当系统中没有可运行的进程时,将会执行 idle 进程。也就是说,当系统执行 idle 进程时,表示系统正处于空闲状态.
idle 进程执行时间统计由 account_idle_time 函数完成,其实现如下:
account_idle_time 函数也分两种情况进行统计:
从上面的分析可以看出,iowait 统计值也属于空闲时间的一种.
。
通过源码分析,我们知道 top 命令中 CPU 使用率各种类型的意思,现在我们来介绍一下 top 命令是怎么计算各种类型的 CPU 使用率.
要获取各个 CPU 的使用情况信息,可以通过读取 /proc/stat 文件获取,如下:
上面的结果显示了 CPU 的使用情况信息,第一行代表所有 CPU 的总和,而第二行开始表示每个 CPU 核心的使用情况信息。因为我的电脑只有一个核,所以只有一条数据.
下面说说这些数据的意义,从第一个数值开始分别代表:user ,nice,system,idle,iowait, irq,softirq,steal.
所以,top 命令的 CPU 使用率计算公式如下:
嗯,看起来还是挺简单的.
。
本文主要分析了 top 命令中的 CPU 使用率的意义和实现原理,希望通过本文,能够帮助大家对 top 命令有更深的认识.
原文链接:https://mp.weixin.qq.com/s/qkjGYoheHvs-lX9avrYg_g 。
最后此篇关于聊聊Linux系统Top 命令中的 CPU 使用率的文章就讲到这里了,如果你想了解更多关于聊聊Linux系统Top 命令中的 CPU 使用率的内容请搜索CFSDN的文章或继续浏览相关文章,希望大家以后支持我的博客! 。
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