我們在搞性能測試的時候，對后臺服務(wù)器的CPU利用率監(jiān)控是一個常用的手段。服務(wù)器的CPU利用率高，則表明服務(wù)器很繁忙。如果前臺響應(yīng)時間越來越大，而后臺CPU利用率始終上不去，說明在某個地方有瓶頸了，系統(tǒng)需要調(diào)優(yōu)。這個是即使不懂技術(shù)的人都容易理解的事情。

上面理解對嗎？我個人覺得不十分準(zhǔn)確。這個要看后臺你測試的進(jìn)程是什么類型的。如果是計算密集型的進(jìn)程，當(dāng)前端壓力越來越大的時候，很容易把CPU利用率打上去。但是如果是I/O網(wǎng)絡(luò)密集型的進(jìn)程，即使客戶端的請求越來越多，但是服務(wù)器CPU不一定能上去，這個是你要測試的進(jìn)程的自然屬性決定的。比較常見的就是，大文件頻繁讀寫的cpu開銷遠(yuǎn)小于小文件頻繁讀寫的開銷。因為在I/O吞吐量一定時，小文件的讀寫更加頻繁，需要更多的cpu來處理I/O的中斷。

在Linux/Unix下，CPU利用率分為用戶態(tài)，系統(tǒng)態(tài)和空閑態(tài)，分別表示CPU處于用戶態(tài)執(zhí)行的時間，系統(tǒng)內(nèi)核執(zhí)行的時間，和空閑系統(tǒng)進(jìn)程執(zhí)行的時間。平時所說的CPU利用率是指：CPU執(zhí)行非系統(tǒng)空閑進(jìn)程的時間 / CPU總的執(zhí)行時間。

在Linux的內(nèi)核中，有一個全局變量：Jiffies。 Jiffies代表時間。它的單位隨硬件平臺的不同而不同。系統(tǒng)里定義了一個常數(shù)HZ，代表每秒種最小時間間隔的數(shù)目。這樣jiffies的單位就是1/HZ。Intel平臺jiffies的單位是1/100秒，這就是系統(tǒng)所能分辨的最小時間間隔了。每個CPU時間片，Jiffies都要加1。 CPU的利用率就是用執(zhí)行用戶態(tài)+系統(tǒng)態(tài)的Jiffies除以總的Jifffies來表示。

在Linux系統(tǒng)中，可以用/proc/stat文件來計算cpu的利用率(詳細(xì)的解釋可參考：http://www.linuxhowtos.org/System/procstat.htm)。這個文件包含了所有CPU活動的信息，該文件中的所有值都是從系統(tǒng)啟動開始累計到當(dāng)前時刻。

如：

[sailorhzr@builder ~]$ cat /proc/stat  
cpu 432661 13295 86656 422145968 171474 233 5346 
cpu0 123075 2462 23494 105543694 16586 0 4615 
cpu1 111917 4124 23858 105503820 69697 123 371 
cpu2 103164 3554 21530 105521167 64032 106 334 
cpu3 94504 3153 17772 105577285 21158 4 24 
intr 1065711094 1057275779 92 0 6 6 0 4 0 3527 0 0 0 70 0 20 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 7376958 0 0 0 0 0 0 0 1054602 0 0 0 0 0 0 0 30 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 
ctxt 19067887 
btime 1139187531 
processes 270014 
procs_running 1 
procs_blocked 0   
 

輸出解釋

CPU 以及CPU0、CPU1、CPU2、CPU3每行的每個參數(shù)意思（以第一行為例）為：

 CPU時間=user+system+nice+idle+iowait+irq+softirq

“intr”這行給出中斷的信息，第一個為自系統(tǒng)啟動以來，發(fā)生的所有的中斷的次數(shù)；然后每個數(shù)對應(yīng)一個特定的中斷自系統(tǒng)啟動以來所發(fā)生的次數(shù)。

“ctxt”給出了自系統(tǒng)啟動以來CPU發(fā)生的上下文交換的次數(shù)。

“btime”給出了從系統(tǒng)啟動到現(xiàn)在為止的時間，單位為秒。

“processes (total_forks) 自系統(tǒng)啟動以來所創(chuàng)建的任務(wù)的個數(shù)目。

“procs_running”：當(dāng)前運行隊列的任務(wù)的數(shù)目。

“procs_blocked”：當(dāng)前被阻塞的任務(wù)的數(shù)目。

那么CPU利用率可以使用以下兩個方法。先取兩個采樣點，然后計算其差值：

cpu usage=(idle2-idle1)/(cpu2-cpu1)*100 
cpu usage=[(user_2 +sys_2+nice_2) - (user_1 + sys_1+nice_1)]/(total_2 - total_1)*100 
 

以下用分別用bash和perl做的一個cpu利用率的計算：

本人注:以下代碼則采用公式為:

total_0USER[0]+NICE[0]+SYSTEM[0]+IDLE[0]+IOWAIT[0]+IRQ[0]+SOFTIRQ[0]  
total_1=USER[1]+NICE[1]+SYSTEM[1]+IDLE[1]+IOWAIT[1]+IRQ[1]+SOFTIRQ[1]  
cpu usage=(IDLE[0]-IDLE[1]) / (total_0-total_1) * 100 
 

###bash 代碼

CODE:#!/bin/sh  
 
##echo user nice system idle iowait irq softirq  
CPULOG_1=$(cat /proc/stat | grep 'cpu ' | 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}')  
 
sleep 5  
 
CPULOG_2=$(cat /proc/stat | grep 'cpu ' | 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 -l`  
 
SYS_Rate=`expr 100-$SYS_USAGE |bc -l`  
 
Disp_SYS_Rate=`expr "scale=3; $SYS_Rate/1" |bc`  
echo $Disp_SYS_Rate%  
 
   

###perl 代碼

#!/usr/bin/perl  
 
use warnings;  
 
$SLEEPTIME=5;  
 
if (-e "/tmp/stat") {  
unlink "/tmp/stat";  
}  
open (JIFF_TMP, ">>/tmp/stat") || die "Can't open /proc/stat file!\n";  
open (JIFF, "/proc/stat") || die "Can't open /proc/stat file!\n";  
@jiff_0=<JIFF>;  
print JIFF_TMP $jiff_0[0] ;  
close (JIFF);  
 
sleep $SLEEPTIME;  
 
open (JIFF, "/proc/stat") || die "Can't open /proc/stat file!\n";  
@jiff_1=<JIFF>;  
print JIFF_TMP $jiff_1[0];  
close (JIFF);  
close (JIFF_TMP);  
 
@USER=`awk '{print \$2}' "/tmp/stat"`;  
@NICE=`awk '{print \$3}' "/tmp/stat"`;  
@SYSTEM=`awk '{print \$4}' "/tmp/stat"`;  
@IDLE=`awk '{print \$5}' "/tmp/stat"`;  
@IOWAIT=`awk '{print \$6}' "/tmp/stat"`;  
@IRQ=`awk '{print \$7}' "/tmp/stat"`;  
@SOFTIRQ=`awk '{print \$8}' "/tmp/stat"`;  
 
$JIFF_0=$USER[0]+$NICE[0]+$SYSTEM[0]+$IDLE[0]+$IOWAIT[0]+$IRQ[0]+$SOFTIRQ[0];  
$JIFF_1=$USER[1]+$NICE[1]+$SYSTEM[1]+$IDLE[1]+$IOWAIT[1]+$IRQ[1]+$SOFTIRQ[1];  
 
$SYS_IDLE=($IDLE[0]-$IDLE[1]) / ($JIFF_0-$JIFF_1) * 100;  
$SYS_USAGE=100 - $SYS_IDLE;  
 
printf ("The CPU usage is %1.2f%%\n",$SYS_USAGE);   
   

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