CN104239193A

CN104239193A - 一种基于Linux的CPU和内存使用率收集的方法

Info

Publication number: CN104239193A
Application number: CN201410448195.6A
Authority: CN
Inventors: 唐珂; 任华进
Original assignee: Inspur Electronic Information Industry Co Ltd
Current assignee: Inspur Electronic Information Industry Co Ltd
Priority date: 2014-09-04
Filing date: 2014-09-04
Publication date: 2014-12-24

Abstract

本发明公开了一种基于Linux的CPU和内存使用率收集的方法，所述方法首先收集CPU或内存的信息，然后根据所收集的信息，通过公式分别计算出CPU或内存的使用率，其中CPU的使用率为：用执行用户系统状态的时间除以总的时间，内存使用率为：1-空闲使用率。本发明具有平均可控采样，科学计算，多路支持以及快速多台同时部署等特点。

Description

一种基于Linux的CPU和内存使用率收集的方法

技术领域

本发明涉及计算机技术领域，具体涉及一种基于Linux的CPU和内存使用率收集的方法，应用于服务器日常巡检工作中，实现服务器运行状态的自动收集、计算工作。

背景技术

服务器巡检能够及时发现服务器的隐患，便于改善和优化服务器的性能。在巡检过程中服务人员需要分别收集服务器系统的CPU使用率，内存使用率，磁盘使用率信息，通过这些信息进行服务器系统的健康状态评估，该评估结果帮助服务器维护人员实时获得当前服务器的运行情况，并针对可能出现的CPU占用率过大，磁盘即将写满等问题及时做出处理。

随着云计算、大数据的普及和应用，用户对服务器的稳定性、可靠性的要求和平均无故障运行时间（MTBF）要求越来越高，并且随着数据膨胀带来的服务器数量的激增，传统的方法只能每次一台进行系统状态的查看，并且只能通过人为估计的方法来获得某一时间点的CPU使用率和内存使用率。如何快速，准确的获得大量服务器的运行状态，是摆在所有服务器维护人员面前的难题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：由于大多数以Linux为操作系统的服务器是不安装图形界面的，只能通过复杂的指令进行服务器当前数据的收集，目前的收集工作主要有两个问题：

1. 收集工作往往是系统在某个时间点的运行状态，无法反映出系统在某一阶段的平均运行状态。

2. Linux系统中的CPU使用率以及内存使用率是通过相应的公式进行计算获得，现场很难通过计算来获得准确的数据。

为了避免这种情况的出现，简化维护成本，本申请提出了一种基于Linux的CPU和内存使用率收集的方法。通过自动脚本的运行，可以准确的或者系统在某一时间段内的CPU使用率和内存使用率的平均值，客观且全面的反映系统的当前状态。具有平均可控采样，科学计算，多路支持以及快速多台同时部署等特点。

本发明所采用的技术方案为：

一种基于Linux的CPU和内存使用率收集的方法，所述方法首先收集CPU或内存的信息，然后根据所收集的信息，通过公式分别计算出CPU或内存的使用率，其中CPU的使用率为：用执行用户系统状态的时间除以总的时间，内存使用率为：1-空闲使用率。

所述CPU使用率收集方法包括步骤如下：

1) 获得CPU信息，Linux 中CPU信息存放在/proc/stat文件中，包括参数如下：

user：从系统启动开始累计到当前时刻，用户态的CPU时间（单位：jiffies），不包含 nice值为负进程，1 jiffies=0.01秒；

nice：从系统启动开始累计到当前时刻，nice值为负的进程所占用的CPU时间（单位：jiffies）；

system：从系统启动开始累计到当前时刻，核心时间（单位：jiffies）；

idle：从系统启动开始累计到当前时刻，除硬盘IO等待时间以外其它等待时间（单位：jiffies）；

iowait：从系统启动开始累计到当前时刻，硬盘IO等待时间（单位：jiffies）；

irq：从系统启动开始累计到当前时刻，硬中断时间（单位：jiffies）；

softirq：从系统启动开始累计到当前时刻，软中断时间（单位：jiffies）；

其中每一个参数，都表示一个CPU的当前状态；

2）计算CPU使用率，在Linux的内核中，有一个全局变量：jiffies，jiffies代表时间。它的单位随硬件平台的不同而不同。系统里定义了一个常数HZ，代表每秒种最小时间间隔的数目。这样jiffies的单位就是1/HZ。Intel平台jiffies的单位是1/100秒，这就是系统所能分辨的最小时间间隔了。每个CPU时间片，jiffies都要加1。 CPU的利用率就是用执行用户系统状态的Jiffies除以总的jiffies来表示。

CPU计算方法：

CPUTOTAL=user+system+nice+idle+iowait+irq+softirq

SYS_IDLE=idle

CPU_USAGE=(SYS_IDLE2-SYS_IDLE1)/(CPU_TOTAL2-CPU_TOTAL1)*100%

所述内存使用率收集方法包括步骤如下：

1)获得内存信息，Linux内存信息存放在/proc/meminfo中，包括参数：

MemTotal：所有可用RAM大小（即物理内存减去一些预留位和内核的二进制代码大小）；

MemFree：LowFree与HighFree的总和，被系统留着未使用的内存；

Buffers：用来给文件做缓冲大小；

Cached：被高速缓冲存储器（cache memory）用的内存的大小；

为求的机器在一段时间内的平均内存使用率，这里在10秒内每秒进行一次内存采样。

2）计算内存使用率，空闲内存计算方法：当Cached 大于 MemTotal时，空闲内存MEM_FREE 为MemFree，其余情况下，MEM_FREE = MemFree + Cached + Buffers，则内存使用率 MEM_USAGE = 1 – MEM_FREE / MemTotal

程序代码：

If ( Cached > MemTotal )

MEM_FREE = MemFree

Else

MEM_FREE = MemFree + Cached + Buffers

MEM_USAGE = 1 – MEM_FREE / MemTotal

在所述收集过程开始的准备工作中，将上述编写的程序脚本拷到某目录下，这个目录就是后续收集到的信息文件所在目录，得到需要的信息就可以直接到此目录查看，本发明的易用性得以体现。

所述程序能够自动识别到当前服务器的CPU数量，并且能够对每个CPU进行单独信息收集。通过设置CPUTestTime参数来定义CPU使用率采样次数，采样越多数据反映的越准确，但所占用的事件也越长。

CPU使用率计算代码如下：

for ((m=0;m<$CPU_NUM;m++))

do

{

temp_row=$m+2

unset AVE_Disp_SYS_Rate

echo -n “ CPU$m Testing. ”

for ((j+0;j<$CPUTestTime;j++))

do

{

temp_row_p=”${temp_row}p”

CPULOG_1=$(cat /proc/stat | grep ‘cpu’ | sed –n $temp_row_p | awk ‘{print $2” “$3” “$4” “$5” “$6” “$7” “$8”}’)

SYS_IDLE_1=$(echo $CPULOG_1 | awk ‘{print $4}’)

Total_1=$echo $CPULOG_1 | awk “{print $1+$2+$3+$4+$5+$6+$7}’)

for ((n=0;n<x;n++))

do

echo –n “. ”

sleep 1

done

CPULOG_2=$(cat /proc/stat | grep ‘cpu’ | sed –n $temp_row_p | awk ‘{print $2” “$3” “$4” “$5” “$6” “$7” “$8”}’)

SYS_IDLE_2=$(echo $CPULOG_2 | awk ‘{print $4}’)

Total-2=$(echo $CPULOG-2 | awk ‘{print $1+$2+$3+$4+$5+$6+$7}’)

SYS_IDLE=’expr $SYS_IDLE_2 - $SYS_IDLE_1’

Total=’expr $Total_2 - $Total_1’

SYS_USAGE=’expr $SYS_IDLE/$Total*100 bc -1’

SYS_Rate=’expr 100-$SYS_USAGE | bc -1’

Disp_SYS_Rate=/expr “scale+3; $SYS_Rate/1” | bc’

if [ ! $AVE_Disp_SYS_Rate ]; then

AVE_Disp_SYS_Rate=$Disp_SYS_Rate

eles

AVE_Disp_SYS_Rate=’expr “scale=3;$ AVE_Disp_SYS_Rate+$Disp_SYS_Rate” | bc’

fi

}

done

echo “Finish!”

AVE_Disp_SYS_Rate=’expr “scale=3; $AVE_Disp_SYS_Rate/$CPUTestTime” | bc’

echo –e “\033[32m CPU$m Usage : $ AVE_Disp_SYS_Rate% \033[0m”

echo “CPU$m Usage : $AVE_Disp_SYS_Rate% “>>$fileName

}

done

内存的测试次数可以通过MEMTestTime进行控制，通过定制测试次数满足用户具体的应用要求。内存大小自动转化为GB单位，方便观察，所述内存计算代码：

for ((i=0; i<$MENTestTime; i++))

do

{

declare –i temp1=$MEMTestTime-1

if [ $i –eq $temp1 ]; then

echo “.Finish!”

else

echo –n “.”

fi

declare –i CMDMEMTotal=’cat /proc/meminfo | grep “MemTotal” | cut –f2,3 –d:|sed –n ‘s/.* $[0-9]\{1,\}$ kB.*$/\1/p’’;

SUMMENTotal=${{$SUMMENTotal+$CMDMEMTotal}};

declare –i CMDMEMFree=’cat /proc/meminfo | grep “MemFree” | cut –f2,3 –d:|sed –n ‘s/.* $[0-9]\{1,\}$ kB.*$/\1/p’’;

SUMMEMFree=${{$SUMMENFree+$CMDMEMFree}};

declare –i CMDMEMCached=’cat /proc/meminfo | grep –w “Cached” | cut –f2,3 –d:|sed –n ‘s/.* $[0-9]\{1,\}$ kB.*$/\1/p’’;

SUMMENCached=${{$SUMMENCached+$CMDMEMCached}};

declare –i CMDMENBuffers=’cat /proc/meminfo | grep –w “Buffers” | cut –f2,3 –d:|sed –n ‘s/.* $[0-9]\{1,\}$ kB.*$/\1/p’’;

SUMMENBuffers=${{$SUMMENBuffers+$CMDMEMBuffers}};

sleep 1;

}

done

CMDMEMTotal=$SUMMENTotal/$MEMTestTime

CMDMEMFree=$SUMMENFree/$MEMTestTime

CMDMEMTCached=$SUMMENCached/$MEMTestTime CMDMEMBuffers=$SUMMENBuffers/$MEMTestTime

declare -i MEMFree

declare –i MEMTotal=$CMDMEMTotal

if { $CMDMEMCached –gt $CMDMEMTotal }; then

MEMFree=$CMDMEMFree

else

MEMFree=$CMDMEMFree+$CMDMEMBuffers+$CMDMEMCached

fi

temp3=’expr $MEMFree/$MEMTotal*100 | be -1’

temp4=’expr 100-$temp3 | be’

MEMUSE=’expr “scale=3; $temp4/1” | be -1’

temp5=’expr “scale=1; $MEMTotal/1024/1024” | be -1’

temp6=’expr “scale=1; $MEMFree/1024/1024” | be -1’

echo –e “\033[36m Total memory : $MEMTotal kB ( $temp5 GB ) \033[0m”

echo –e “\033[36m Free memory : $MEMFree kB ( $temp6 GB ) \033[0m”

echo –e “\033[36m Memory usage : $MEMUSE% \033[0m”

echo “Total memory : $MEMTotal kB ( $temp5 GB )”>>$fileName

echo “Free memory : $MEMFree kB ( $temp6 GB )”>>$fileName

echo “Memory usage : $MEMUSE%”>>$fileName

本发明的有益效果为：本发明提出的基于Linux操作系统的CPU使用率以及内存使用率实现方法能够很好的解决以上提出的问题：

1.CPU使用率以及内存使用率的采集工作基于多个时间点，可自行设置采样点跨度时间，客观的获得平均使用状态。

2.CPU使用率以及内存使用率采用科学的计算方法，通过在上述平均采样的基础上进行计算。能够客观、准确的反映出系统的运行状态。

3.由于采用脚本的设计方式，可以快速部署到多台机器上，通过指令同时进行数据采样，计算，保存，收集工作，极大的减轻了维护人员巡检工作，无人值守，自动运行。

4.采用动态显示的方法，使收集过程清晰明了的展现在使用者面前；并且自动将计算过程和计算数据保存在当前目录下，方便使用者统一收集。

5.支持多路服务器的CPU使用率收集，由于现在服务器上通常会部署多个CPU，该方法可以收集多CPU在同一时间段内的平均使用状态，并分别分析，显示并保存使用信息。

具体实施方式

下面通过具体实施方式，对本发明进一步说明：

CPU使用率计算代码如下：

for ((m=0;m<$CPU_NUM;m++))

do

{

temp_row=$m+2

unset AVE_Disp_SYS_Rate

echo -n “ CPU$m Testing. ”

for ((j+0;j<$CPUTestTime;j++))

do

{

temp_row_p=”${temp_row}p”

SYS_IDLE_1=$(echo $CPULOG_1 | awk ‘{print $4}’)

Total_1=$echo $CPULOG_1 | awk “{print $1+$2+$3+$4+$5+$6+$7}’)

for ((n=0;n<x;n++))

do

echo –n “. ”

sleep 1

done

SYS_IDLE_2=$(echo $CPULOG_2 | awk ‘{print $4}’)

Total-2=$(echo $CPULOG-2 | awk ‘{print $1+$2+$3+$4+$5+$6+$7}’)

SYS_IDLE=’expr $SYS_IDLE_2 - $SYS_IDLE_1’

Total=’expr $Total_2 - $Total_1’

SYS_USAGE=’expr $SYS_IDLE/$Total*100 bc -1’

SYS_Rate=’expr 100-$SYS_USAGE | bc -1’

Disp_SYS_Rate=/expr “scale+3; $SYS_Rate/1” | bc’

if [ ! $AVE_Disp_SYS_Rate ]; then

AVE_Disp_SYS_Rate=$Disp_SYS_Rate

eles

fi

}

done

echo “Finish!”

echo –e “\033[32m CPU$m Usage : $ AVE_Disp_SYS_Rate% \033[0m”

echo “CPU$m Usage : $AVE_Disp_SYS_Rate% “>>$fileName

}

done

内存计算代码：

for ((i=0; i<$MENTestTime; i++))

do

{

declare –i temp1=$MEMTestTime-1

if [ $i –eq $temp1 ]; then

echo “.Finish!”

else

echo –n “.”

fi

SUMMENTotal=${{$SUMMENTotal+$CMDMEMTotal}};

SUMMEMFree=${{$SUMMENFree+$CMDMEMFree}};

SUMMENCached=${{$SUMMENCached+$CMDMEMCached}};

SUMMENBuffers=${{$SUMMENBuffers+$CMDMEMBuffers}};

sleep 1;

}

done

CMDMEMTotal=$SUMMENTotal/$MEMTestTime

CMDMEMFree=$SUMMENFree/$MEMTestTime

declare -i MEMFree

declare –i MEMTotal=$CMDMEMTotal

if { $CMDMEMCached –gt $CMDMEMTotal }; then

MEMFree=$CMDMEMFree

else

MEMFree=$CMDMEMFree+$CMDMEMBuffers+$CMDMEMCached

fi

temp3=’expr $MEMFree/$MEMTotal*100 | be -1’

temp4=’expr 100-$temp3 | be’

MEMUSE=’expr “scale=3; $temp4/1” | be -1’

temp5=’expr “scale=1; $MEMTotal/1024/1024” | be -1’

temp6=’expr “scale=1; $MEMFree/1024/1024” | be -1’

echo –e “\033[36m Total memory : $MEMTotal kB ( $temp5 GB ) \033[0m”

echo –e “\033[36m Free memory : $MEMFree kB ( $temp6 GB ) \033[0m”

echo –e “\033[36m Memory usage : $MEMUSE% \033[0m”

echo “Total memory : $MEMTotal kB ( $temp5 GB )”>>$fileName

echo “Free memory : $MEMFree kB ( $temp6 GB )”>>$fileName

echo “Memory usage : $MEMUSE%”>>$fileName。

Claims

1.一种基于Linux的CPU和内存使用率收集的方法，其特征在于：所述方法首先收集CPU或内存的信息，然后根据所收集的信息，通过公式分别计算出CPU或内存的使用率，其中CPU的使用率为：用执行用户系统状态的时间除以总的时间，内存使用率为：1-空闲使用率。

2.根据权利要求1所述的一种基于Linux的CPU和内存使用率收集的方法，其特征在于，所述CPU使用率收集方法包括步骤如下：

user：从系统启动开始累计到当前时刻，用户态的CPU时间，不包含 nice值为负进程；

nice：从系统启动开始累计到当前时刻，nice值为负的进程所占用的CPU时间；

system：从系统启动开始累计到当前时刻，核心时间（；

idle：从系统启动开始累计到当前时刻，除硬盘IO等待时间以外其它等待时间；

iowait：从系统启动开始累计到当前时刻，硬盘IO等待时间；

irq：从系统启动开始累计到当前时刻，硬中断时间；

softirq：从系统启动开始累计到当前时刻，软中断时间；

其中每一个参数，都表示一个CPU的当前状态；

2）计算CPU使用率，

CPU计算方法：

CPUTOTAL=user+system+nice+idle+iowait+irq+softirq

SYS_IDLE=idle

CPU_USAGE=(SYS_IDLE2-SYS_IDLE1)/(CPU_TOTAL2-CPU_TOTAL1)*100%

。

3.根据权利要求1所述的一种基于Linux的CPU和内存使用率收集的方法，其特征在于，所述内存使用率收集方法包括步骤如下：

MemTotal：所有可用RAM大小；

MemFree：LowFree与HighFree的总和，被系统留着未使用的内存；

Buffers：用来给文件做缓冲大小；

Cached：被高速缓冲存储器用的内存的大小；

2）计算内存使用率，其中：

空闲内存计算方法：

当Cached 大于 MemTotal时，空闲内存MEM_FREE 为MemFree，

其余情况下，MEM_FREE = MemFree + Cached + Buffers，

则内存使用率 MEM_USAGE = 1 – MEM_FREE / MemTotal。

4.根据权利要求1、2或3任一所述的一种基于Linux的CPU和内存使用率收集的方法，其特征在于：在所述收集过程开始的准备工作中，将根据权利要求2或3编写的程序脚本拷到某目录下，这个目录就是后续收集到的信息文件所在目录，得到需要的信息就可以直接到此目录查看。

5. 根据权利要求2所述的一种基于Linux的CPU和内存使用率收集的方法，其特征在于：所述程序通过设置CPUTestTime参数能够自动识别到当前服务器的CPU数量，并且能够对每个CPU进行单独信息收集。

6.根据权利要求3任一所述的一种基于Linux的CPU和内存使用率收集的方法，其特征在于：内存的测试次数可以通过设置MEMTestTime进行控制，通过定制测试次数满足用户具体的应用要求。