Linux 中以百分比形式准确计算 CPU 使用率？

这是一个已经被问过很多次的问题，但是我找不到得到充分支持的答案。

许多人建议使用 top 命令，但如果您运行 top 一次（因为您有一个脚本，例如每 1 秒收集一次 Cpu 使用情况），它将始终给出相同的 Cpu 使用结果（示例1 https://unix.stackexchange.com/questions/69185/getting-cpu-usage-same-every-time, 示例2 https://unix.stackexchange.com/questions/27076/how-can-i-receive-top-like-cpu-statistics-from-the-shell).

计算 CPU 使用率的更准确方法是读取以下值/proc/stat，但大多数答案仅使用前 4 个字段/proc/stat计算它（一个例子here https://unix.stackexchange.com/questions/27076/how-can-i-receive-top-like-cpu-statistics-from-the-shell).

/proc/stat/从 Linux 内核 2.6.33 开始，每个 CPU 核心有 10 个字段！

我也发现了这个使用 /proc/stat 准确计算 Linux 中的 CPU 利用率 https://stackoverflow.com/questions/5514119/accurately-calculating-cpu-utilization-in-linux-using-proc-stat问题指出了同样的问题，-大多数其他问题只考虑众多领域中的 4 个-但这里给出的答案仍然以“我认为”（不确定）开头，除此之外，它只涉及关于前 7 个字段（共 10 个字段）/proc/stat/)

This https://gist.github.com/creaktive/781248perl 脚本使用所有字段来计算 CPU 使用率，经过进一步调查后，我再次认为这不正确。

快速查看内核代码后here http://git.kernel.org/cgit/linux/kernel/git/torvalds/linux.git/tree/kernel/sched/cputime.c?h=v4.8#n169，例如，看起来像guest_nice and guest fields总是与一起增加nice and user（因此它们不应包含在 cpu 使用率计算中，因为它们包含在nice and user已经字段）

/*
 * Account guest cpu time to a process.
 * @p: the process that the cpu time gets accounted to
 * @cputime: the cpu time spent in virtual machine since the last update
 * @cputime_scaled: cputime scaled by cpu frequency
 */
static void account_guest_time(struct task_struct *p, cputime_t cputime,
                   cputime_t cputime_scaled)
{
    u64 *cpustat = kcpustat_this_cpu->cpustat;

    /* Add guest time to process. */
    p->utime += cputime;
    p->utimescaled += cputime_scaled;
    account_group_user_time(p, cputime);
    p->gtime += cputime;

    /* Add guest time to cpustat. */
    if (task_nice(p) > 0) {
        cpustat[CPUTIME_NICE] += (__force u64) cputime;
        cpustat[CPUTIME_GUEST_NICE] += (__force u64) cputime;
    } else {
        cpustat[CPUTIME_USER] += (__force u64) cputime;
        cpustat[CPUTIME_GUEST] += (__force u64) cputime;
    }
}

那么总结一下，在Linux中计算CPU使用率的准确方法是什么？在计算中应该考虑哪些字段以及如何计算（哪些字段归因于空闲时间，哪些字段归因于非空闲时间）？

根据htop https://htop.dev/源代码，我的假设看起来是有效的：

(see static inline double LinuxProcessList_scanCPUTime(LinuxProcessList* this)功能于Linux进程列表.c https://github.com/htop-dev/htop/blob/15652e7b8102e86b3405254405d8ee5d2a239004/linux/LinuxProcessList.c)

// Guest time is already accounted in usertime
usertime = usertime - guest;                             # As you see here, it subtracts guest from user time
nicetime = nicetime - guestnice;                         # and guest_nice from nice time
// Fields existing on kernels >= 2.6
// (and RHEL's patched kernel 2.4...)
unsigned long long int idlealltime = idletime + ioWait;  # ioWait is added in the idleTime
unsigned long long int systemalltime = systemtime + irq + softIrq;
unsigned long long int virtalltime = guest + guestnice;
unsigned long long int totaltime = usertime + nicetime + systemalltime + idlealltime + steal + virtalltime;

因此，从第一行列出的字段中/proc/stat：（参见第 1.8 节文档 https://www.kernel.org/doc/Documentation/filesystems/proc.txt)

     user    nice   system  idle      iowait irq   softirq  steal  guest  guest_nice
cpu  74608   2520   24433   1117073   6176   4054  0        0      0      0

从算法上来说，我们可以计算 CPU 使用率，如下所示：

PrevIdle = previdle + previowait
Idle = idle + iowait

PrevNonIdle = prevuser + prevnice + prevsystem + previrq + prevsoftirq + prevsteal
NonIdle = user + nice + system + irq + softirq + steal

PrevTotal = PrevIdle + PrevNonIdle
Total = Idle + NonIdle

# differentiate: actual value minus the previous one
totald = Total - PrevTotal
idled = Idle - PrevIdle

CPU_Percentage = (totald - idled)/totald