cpustat：在 Linux 下根据运行的进程监控 CPU 使用率

转自：https://linux.cn/article-8466-1.html?pr

cpustat 是 Linux 下一个强大的系统性能测量程序，它用 Go 编程语言[1] 编写。它通过使用 “用于分析任意系统的性能的方法（USE）[2]”，以有效的方式显示 CPU 利用率和饱和度。

它高频率对系统中运行的每个进程进行取样，然后以较低的频率汇总这些样本。例如，它能够每 200ms 测量一次每个进程，然后每 5 秒汇总这些样本，包括某些度量的最小/平均/最大值（min/avg/max）。

推荐阅读： 监控 Linux 性能的 20 个命令行工具[3]

cpustat 能用两种方式输出数据：定时汇总的纯文本列表和每个取样的彩色滚动面板。

如何在 Linux 中安装 cpustat

为了使用 cpustat，你的 Linux 系统中必须安装有 Go 语言（GoLang），如果你还没有安装它，点击下面的链接逐步安装 GoLang：

• 在 Linux 下安装 GoLang（Go 编程语言）[4]

安装完 Go 以后，输入下面的 go get 命令安装 cpustat，这个命令会将 cpustat 二进制文件安装到你的 GOBIN 变量（所指的路径）：

# go get github.com/uber-common/cpustat

如何在 Linux 中使用 cpustat

安装过程完成后，如果你不是以 root 用户控制系统，像下面这样使用 sudo 命令获取 root 权限运行 cpustat，否则会出现下面显示的错误信息：

$ $GOBIN/cpustat
This program uses the netlink taskstats interface, so it must be run as root.

注意：想要像你系统中已经安装的其它 Go 程序那样运行 cpustat，你需要把 GOBIN 变量添加到 PATH 环境变量。打开下面的链接学习如何在 Linux 中设置 PATH 变量。

• 学习如何在 Linux 中永久设置你的 $PATH 变量[5]

cpustat 是这样工作的：在每个时间间隔查询 /proc 目录获取当前进程 ID 列表[6]，然后：

• 对于每个 PID，读取 /proc/pid/stat，然后计算和前一个样本的差别。
• 如果是一个新的 PID，读取 /proc/pid/cmdline。
• 对于每个 PID，发送 netlink 消息获取 taskstat，计算和前一个样本的差别。
• 读取 /proc/stat 获取总的系统统计信息。

根据获取所有这些统计信息所花费的时间，会调整每个休息间隔。另外，通过每次取样之间实际经过的时间，每个样本也会记录它用于测量的时间。这可用于计算 cpustat 自身的延迟。

当不带任何参数运行时，cpustat 默认会显示以下信息：样本间隔：200ms；汇总间隔：2s（10 个样本）；显示前 10 个进程[7]；用户过滤器：all；pid 过滤器：all。正如下面截图所示：

$ sudo $GOBIN/cpustat 

cpustat – 监控 Linux CPU 使用

在上面的输出中，之前显示的系统范围的度量字段意义如下：

• usr - 用户模式运行时间占 CPU 百分比的 min/avg/max 值。
• sys - 系统模式运行时间占 CPU 百分比的 min/avg/max 值。
• nice - 用户模式低优先级运行时间占 CPU 百分比的 min/avg/max 值。
• idle - 用户模式空闲时间占 CPU 百分比的 min/avg/max 值。
• iowait - 等待磁盘 IO 的 min/avg/max 延迟时间。
• prun - 处于可运行状态的 min/avg/max 进程数量（同“平均负载”一样）。
• pblock - 被磁盘 IO 阻塞的 min/avg/max 进程数量。
• pstat - 在本次汇总间隔里启动的进程/线程数目。

同样还是上面的输出，对于一个进程，不同列的意思分别是：

• name - 从 /proc/pid/stat 或 /proc/pid/cmdline 获取的进程名称。
• pid - 进程 ID，也被用作 “tgid” （线程组 ID）。
• min - 该 pid 的用户模式+系统模式时间的最小样本，取自 /proc/pid/stat。比率是 CPU 的百分比。
• max - 该 pid 的用户模式+系统模式时间的最大样本，取自 /proc/pid/stat。
• usr - 在汇总期间该 pid 的平均用户模式运行时间，取自 /proc/pid/stat。
• sys - 在汇总期间该 pid 的平均系统模式运行时间，取自 /proc/pid/stat。
• nice - 表示该进程的当前 “nice” 值，取自 /proc/pid/stat。值越高表示越好（nicer）。
• runq - 进程和它所有线程可运行但等待运行的时间，通过 netlink 取自 taskstats。比率是 CPU 的百分比。
• iow - 进程和它所有线程被磁盘 IO 阻塞的时间，通过 netlink 取自 taskstats。比率是 CPU 的百分比，对整个汇总间隔平均。
• swap - 进程和它所有线程等待被换入（swap in）的时间，通过 netlink 取自 taskstats。Scale 是 CPU 的百分比，对整个汇总间隔平均。
• vcx 和 icx - 在汇总间隔期间进程和它的所有线程自动上下文切换总的次数，通过 netlink 取自 taskstats。
• rss - 从 /proc/pid/stat 获取的当前 RSS 值。它是指该进程正在使用的内存数量。
• ctime - 在汇总间隔期间等待子进程退出的用户模式+系统模式 CPU 时间总和，取自 /proc/pid/stat。 注意长时间运行的子进程可能导致混淆这个值，因为只有在子进程退出后才会报告时间。但是，这对于计算高频 cron 任务以及 CPU 时间经常被多个子进程使用的健康检查非常有帮助。
• thrd - 汇总间隔最后线程的数目，取自 /proc/pid/stat。
• sam - 在这个汇总间隔期间该进程的样本数目。最近启动或退出的进程可能看起来比汇总间隔的样本数目少。

下面的命令显示了系统中运行的前 10 个 root 用户进程：

$ sudo $GOBIN/cpustat -u root

查找 root 用户正在运行的进程

要想用更好看的终端模式显示输出，像下面这样用 -t 选项：

$ sudo $GOBIN/cpustat -u root -t

root 用户正在运行的进程

要查看前 x 个进程[8]（默认是 10），你可以使用 -n 选项，下面的命令显示了系统中 正在运行的前 20 个进程[9]：

$ sudo $GOBIN/cpustat -n 20 

你也可以像下面这样使用 -cpuprofile 选项将 CPU 信息写到文件，然后用 cat 命令[10]查看文件：

$ sudo $GOBIN/cpustat -cpuprofile cpuprof.txt
$ cat cpuprof.txt

要显示帮助信息，像下面这样使用 -h 选项：

$ sudo $GOBIN/cpustat -h