漫谈 CPU 使用率及Linux查看CPU 使用率命令。

序言

CPU 使用率是最直观和最常用的系统性能指标，更是我们在排查性能问题时，通常会关注的第一个指标。

节拍率

为了维护 CPU 时间，Linux 通过事先定义的节拍率（内核中表示为 HZ），触发时间中断，并使用全局变量 Jiffies 记录了开机以来的节拍数。

为了维护 CPU 时间，Linux 通过事先定义的节拍率（内核中表示为 HZ），触发时间中断，并使用全局变量 Jiffies 记录了开机以来的节拍数。每发生一次时间中断，Jiffies 的值就加 1。

节拍率 HZ 是内核的可配选项，可以设置为 100、250、1000 等。不同的系统可能设置不同数值，每发生一次时间中断，Jiffies 的值就加 1。例如，我们测试机上

adb pull /proc/config.gz .
gzip -C config.gz 
cat config | grep CONFIG_HZ
# CONFIG_HZ_PERIODIC is not set
# CONFIG_HZ_100 is not set
# CONFIG_HZ_250 is not set
CONFIG_HZ_300=y
# CONFIG_HZ_1000 is not set
CONFIG_HZ=300

同时，正因为节拍率 HZ 是内核选项，所以用户空间程序并不能直接访问。

为了方便用户空间程序，内核还提供了一个用户空间节拍率 USER_HZ，它总是固定为 100，也就是 1/100 秒。这样，用户空间程序并不需要关心内核中 HZ 被设置成了多少，因为它看到的总是固定值 USER_HZ。

getconf CLK_TCK
100

使用率

单位时间内 CPU 使用情况的统计，以百分比的方式展示繁忙百分比。

Linux 通过 /proc 虚拟文件系统，向用户空间提供了系统内部状态的信息，而 /proc/stat 提供的就是系统的 CPU 和任务统计信息。比方说，如果你只关注 CPU 的话，可以执行下面的命令：

# cat /proc/stat | grep ^cpu                                                                                                                                                                                                               
cpu  234216 27933 319655 17408210 4562 55507 27548 0 0 0
cpu0 49539 7960 70000 2095840 766 17747 6814 0 0 0
cpu1 46158 7493 69829 2102226 919 14273 6062 0 0 0
cpu2 34898 2226 74222 2118598 778 12061 5720 0 0 0
cpu3 33398 2343 72419 2119606 904 9585 8048 0 0 0
cpu4 21543 1631 9387 2238443 136 437 189 0 0 0
cpu5 22054 1652 10093 2237259 127 434 203 0 0 0
cpu6 22313 1711 10588 2236524 129 420 185 0 0 0
cpu7 4308 2914 3114 2259711 798 547 323 0 0 0

这里的输出结果是一个表格。其中，第一列表示的是 CPU 编号，如 cpu0、cpu1 ，而第一行没有编号的 cpu ，表示的是所有 CPU 的累加。其他列则表示不同场景下 CPU 的累加节拍数，它的单位是 USER_HZ，也就是 10 ms（1/100 秒），所以这其实就是不同场景下的 CPU 时间。当然，这里每一列的顺序并不需要背下来。有需要的时候，查询 man proc 就可以。下面，来依次解读一下。

• user（通常缩写为 us），代表用户态 CPU 时间。注意，它不包括下面的 nice 时间，但包括了 guest 时间。
• nice（通常缩写为 ni），代表低优先级用户态 CPU 时间，也就是进程的 nice 值被调整为 1-19 之间时的 CPU 时间。这里注意，nice 可取值范围是 -20 到 19，数值越大，优先级反而越低。
• system（通常缩写为 sys），代表内核态 CPU 时间。
• idle（通常缩写为 id），代表空闲时间。注意，它不包括等待 I/O 的时间（iowait）。
• iowait（通常缩写为 wa），代表等待 I/O 的 CPU 时间。
• irq（通常缩写为 hi），代表处理硬中断的 CPU 时间。
• softirq（通常缩写为 si），代表处理软中断的 CPU 时间。
• steal（通常缩写为 st），代表当系统运行在虚拟机中的时候，被其他虚拟机占用的 CPU 时间。
• guest（通常缩写为 guest），代表通过虚拟化运行其他操作系统的时间，也就是运行虚拟机的 CPU 时间。
• guest_nice（通常缩写为 gnice），代表以低优先级运行虚拟机的时间。

CPU 使用率，就是除了空闲时间外的其他时间占总 CPU 时间的百分比，用公式来表示就是：

根据这个公式，我们就可以从 /proc/stat 中的数据，很容易地计算出 CPU 使用率。当然，也可以用每一个场景的 CPU 时间，除以总的 CPU 时间，计算出每个场景的 CPU 使用率。

不过先不要着急计算，直接用 /proc/stat 的数据，算的是什么时间段的 CPU 使用率吗？这是开机以来的节拍数累加值，所以直接算出来的，是开机以来的平均 CPU 使用率，一般没啥参考价值。

事实上，为了计算 CPU 使用率，性能工具一般都会取间隔一段时间（比如 3 秒）的两次值，作差后，再计算出这段时间内的平均 CPU 使用率，即：